TP Nº3

 Modelo O.S.I  (Open System Interconection)

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, utilizando tecnologías de redes. Una vez instaladas las primeras redes se expandieron rápidamente a medida que se introducían nuevas tecnologías y productos. A mediados de los 80s comenzaron a generar dificultades. Se hacía cada vez más difícil que redes con distintas especificaciones e implementaciones se comunican entre sí. 
Las compañías sintieron la necesidad de salir del sistema de redes “Propietario”, es decir eran propiedad de aquellos que lo habían desarrollado y por lo tanto eran quienes controlaban sus licencias y costos.
En computación propietario es lo contrario de abierto. Propietario significa que una compañía o grupos de compañías controlan en uso de las tecnologías.
Abierto significa que la tecnología está disponible para todo público. Para solucionar el problema de las redes que eran incompatibles para comunicarse entre si la organización estándar de comunicación (OSI) investigó los distintos esquemas de redes creó un modelo que permitió a los proveedores construir redes compatibles entre ellas.
El modelo de referencia OSI publicado en 1984 creó un modelo con un esquema que definía los estándares 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 envían y reciben datos en una red.
El modelo OSI separa las funciones de la red en 7 categorías llamadas comúnmente capas (layers).
Cada capa define un determinada función, describe como los dato viajan desde un programa de aplicación, por ejemplo una hoja de cálculo de a través de red hacia otra red en otra PC, las ventajas del modelo OSI son:
a) Reducción de la complejidad al dividir la tarea de enviar y recibir datos en partes más pequeñas.
b) Estandarización de los interfaces lo que lleva un sistema abierto que permite que muchos fabricantes realicen desarrollos y soportes.

Estandarización de los interfaces lo que lleva un sistema abierto que permite que muchos fabricantes realicen desarrollos y soportes.

    

Capas

Resultaría una tarea muy complicada escribir un paquete de software que lleve adelante todos los pasos requeridos para las comunicaciones entre dos computadoras. Aparte de tener que enfrentar distintas arquitecturas de hardware, tan solo la escritura del código para todas las aplicaciones resultaría en un programa excesivamente grande para ejecutar y mantener. El modelo OSI resolvió este problema dividiendo todos los requisitos en grupos de la misma forma que un programa divide un 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 aplicaciones del usuario final cada grupo es lo que se llama capa.

Capa física: 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, sincronización, 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. 

http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet

Capa de vinculo de datos: de acuerdo con la norma OSI proporciona el control de la capa física, detecta y corrige los errores que pudieran ocurrir. es decir que en la practica es las responsable de la conexión 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 al formato de los datos para la transmisión y el modo de acceso a la capa física, para lograr este objetivo arma bloques de información llamadas paquetes o tramas  los que agrega la dirección de la capa de enlace que no es mas ni menos que la dirección Mac

Capa de enlaces de datos:

Capa de red

proporciona el enrutamiento físico de los datos determinando la ruta que seguirá 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 a incrementado el numero de usuarios que acceden a información alrededor del mundo y esta capa que 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 tranporte

según el modelo OSI "esta diseñada para la transferencia transparente de datos de extremo fuente y un sistema abierto al extremo destino a 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 re arma los datos que recibe.Es decir que cuando se transmiten grandes archivos la capa de transporte lo divide en pequeños segmentos  con fin de que si tuviera problemas en la transmisión estos no afecten a la totalidad del archivo y realice 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 limite entre los protocolos de las aplicación 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 cambio de datos en los procesos de las aplicaciones.En forma simplificada puede pensarse como una capa de control y sincronizacion. Por Ej:

los servidores web hay muchos usuarios por lo tanto mucho procesos de sincronizacion al mismo tiempo.es importante entonces mantener el control sobre cada usuario  

capa de presentación 

la tarea 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 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 aplicacion

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.el sentido contrario la capa de aplicación envía los datos del usuario a las capas inferiores

encapsulacion 

Cuando una aplicación genera datos como por ejemplo, un servidor de correo electrónico enviando el mensaje hola, estos no pueden ser enviados por la red por si solos ya que al igual que una carta escrita, se necesitan mas datos para poder enviar exitosamente el mensaje. Una buena analogía para entender el proceso de encapsulacion es justamente la utilización de una carta escrita en papel y que es enviada por el servicio tradicional de correo donde la nota es colocada dentro de un sobre en el que se especifica las direcciones del destinatario y del remitente ademas de indicar la forma en que se debe enviar dicha carta(Por avión). En ambos modelos la encapsulacion difiere en algunos puntos pero en terminos generales es parecida. La capa de aplicacion genera el mensaje llamado datos a secas. Cada capa tiene el llamado pdu(protocol data unit).
Las pdu de cada capa son:
* Aplicación: Datos
    * Presentación: Datos       
* Sesión: Datos
*Transporte: Segmento.
*Red: Paquete.
*Enlace de datos: Trama.
* Física: bits.

cuando la capa de aplicación genera el mensaje se encarga de pasarle esos datos a la siguiente capa del modelo, que de acuerdo al modelo osi es la de presentacion que se encarga de la interpretación y semántica de los datos, esta capa le agrega la codificación y el formato. Si no existiese la capa de presentación seria como enviar una carta escrita en español a una persona que solamente habla japones. La carta llegaría y haría todo el viaje, no perderia nada de su contenido original pero el destinatario no podría comprender lo que se envió. Cada capa agrega su propio encabezado (header) a la PDU de la capa superior con informacion especifica unica. Esto es parte de la encapsulacion. Así la capa de sesión agrega su encabezado de sesion a los datos entregados por presentacion. Cuando la capa de sesion entrega los datos a la capa de transporte (los cuasles ya vienen conm los datos originales de la capa de presentacion mas el encabezado de presentacion mas el encabezado de sesion), se agrega el encabezadod e transporte. Esto recibe el nombre de segmento. Dentro de la informacion que va en el encabezado de transporte esta el tipo de protocolo de transporte (TCP, UDP, numero de puerto, etc) .

Este paquete completo se encapsula dentro de una trama cuando pasa a la capa 2 de encapsular 
la trama en la cual se pondrá el paquete es independiente del medio físico por el cual se enviara, si se enviara por cable se puede encapsular en una trama ethernet o si el medio es cogido es el aire se puede optar por encapsular en un trama 802.11.
 Una vez que se tenga la información de las capas puestas en la trama estas se convierten en bits y son enviadas por el medio físico correspondiente en forma B pulsos   

pulsos eléctricos (cableado)
pulsos de luz (fibra óptica)
Ondas electromagnéticas (Wifi)

a medida que el mensaje viaja por la red desde el origen hasta el destino para por múltiples dispositivos como router, switches o firewall 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 la 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 

https://www.youtube.com/watch?v=U2fThXubDdM

Modelo TCP/IP

El modelo TCP/IP es la combinación de dos protocolos individuales (Transmission Control Protocol)

IP (Internet protocol). al igual que el modelo OSI el modelo TCP/IP esta dividido en capas cada una de las cuales cumple una funcion especifica en la comunicación entre 2 host.

los componentes o capas de la pila TCP/IP son los siguientes:

La capa de acceso a la red cubre los mismo procesos que las capas física y 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 la capa física y la de enlace de datos del modelo OSI generando asi un modelo TCP/IP de 5 capas.

La capa de Internet del modelo TCP/IP cumple que 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 presentación, sesion y aplicación del modelo OSI. Esta capa realiza la transferencia de archivos y todas las actividades referidas a la red y a Internet dentro de las interfaces de aplicación API`S (Aplication Programming Interface)

Capa de Internet del modelo TCP/IP

Existen varios aspectos de direccionamiento IP incluyendo los cálculos para construir una dirección IP, las clases de dirección IP desarrolladas para propósitos de enrutamiento especifico y las dirección IP publicas y privadas. Existen también 2 clases de dirección IP, la tradicional dirección IP versión 4 IP V4  de 4 Bytes (de 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 en forma manual pero dado que este procedimiento es complicado en muchos casos la dirección IP es asignada en forma automática.

Protocolo IP

El componente IP del protocolo TCP/IP  determina la ruta por donde se enviaran los paquetes de datos basandose en su dirección de destino. El IP  como ya hemos visto, usa paquetes para transportar la informacion a través de internet la información se enviara desde la fuente hasta destino sin intercambio previo.

Durante lso primeros dias de internet las clases de direcciones IP fueron determinadas por la autoridad de asignacion de números IP (IANA - Internet Asigned Numbers Authority)

CLASE A

las direcciones de IP A solo usan el primer Byte para indicar la dirección de las red. Los restantes se usan para asignar direcciones a los host. En esta clase el primer BYTE es siempre 0 por lo cual la cantidad de redes podría ir desde 0 hasta 127. Sin embargo hay dos números de la dirección de red que están reservados: la dirección 0 y la dirección 127 en conclusión las redes clase A están 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 mas 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 un dirección IP es 128 (10000000) y el mas alto es 191 (10111111)
CLASE C
La clase usa 3 de los 4 bytes para indicar la dirección de la red, el byte restante se usa para las direcciones de los hots. Pero el primer byte siempre comienza con 110 (los que asegura una separación con los niveles mas altos de la clase B). los restantes 5 bits del primer byte puede 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

Ejercicio determinar para las redes A, B y C la cantidad posible de redes y hosts para cada una de ellas (hacer los cálculos)

Clase A:  2^24-1= 16777214 Host
               2^7= 128 Redes
Clase B:  2^16-1= 65534
               2^14=16384
Clase C: 2^8-1=254 Host
              2^21= 2197152

Clases D y E 
la clase D (multicast) y la clase E (experimental) se usa para fines cuyos alcances escapan a esta materia

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       .     16
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

255.255.255.240                  256

                                                  240

                                                    16

172.16.12.0                                                  172.16.12.64   Red      

172.16.12.1   rango de la red                172.16.12.57   Host                  

172.16.12.14 rango de la red                172.16.12.49   Host                       

172.16.12.15 ===>  Broadcast             172.16.12.48   Red                 

172.16.12.16    ===> Red                         172.16.12.53    Host                                                172.16.12.17 rango de la red             172.16.12.45   Red                         

172.16.12.30  rango de la red                                                                       

172.16.12.31 ===> Broadcast                                                        

172.16.12.32    ===> Red                                                                            

172.16.12.33 rango de la red                                                                

172.16.12.46 rango de la red                                                                   

172.16.12.47 ===>Broadcast                   

172.16.12.48 ===> Red 

172.16.12.49 rango de la red

172.16.12.62 rango de la red

172.16.12.63 ===> Broadcast                            

172.16.12.64 ===> Red

172.16.12.65 rango de la red
172.16.12.78 rango de la red
172.16.12.79 ===> Broadcast
172.16.12.80 ===> Red

172.16.12.81 rango de la red
172.16.12.94 rango de la red
172.16.12.95 ===> Broadcast
172.16.12.96 ===> Red
172.16.12.96   rango de la red
172.16.12.110 rango de la red
172.16.12.111 Broadcast
172.16.12.112 ===> Red
172.16.12.113 rango de la red
172.16.12.126 rango de la red
172.16.12.127 ===> Broadcast
172.16.12.128 ===> Red
172.16.12.129 rango de la red
172.16.12.142 rango de la red
172.16.12.143 ===> Broadcast
172.16.12.144 ===> Red
172.16.12.145 rango de la red
172.16.12.158 rango de la red
172.16.12.159 ===> Broadcast
172.16.12.160 ===> Red
172.16.12.161 rango de la red
172.16.12.174 rango de la red
172.16.12.175 ===> Broadcast
172.16.12.176 ===> Red

172.16.12.177 rango de la red
172.16.12.190 rango de la red
172.16.12.191 ===> Broadcast
172.16.12.192 ===> Red

172.16.12.193 rango de la red
172.16.12.206 rango de la red
172.16.12.207 ===> Broadcast
172.16.12.208 ===> Red
172.16.12.209 rango de la red
172.16.12.222 rango de la red
172.16.12.223 ===> 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

Ejercicio:

Para la dirección

IP     203.210.10.60

Masc 255.255.255.248

Dirección de red

Dirección de broadcast

Rango de host

IP          ===>  11001011.11010010.00001010.00111100

Mascara ===> 11111111.11111111.11111111.11111000

Subred   ===> 11001011.11010010.00001010.00111000

                              203          210           10             56

Ejercicio:

172.16.12.64

172.16.12.57

172.16.12.49

172.16.12.48

172.16.12.53

172.16.12.45

Para las siguientes direcciones de IP indicar cuáles son las direcciones host de red validas para la misma subred

Las direcciones de red válidas son:

172.16.12.45

172.16.12.49

172.16.12.53

172.16.12.57

172.16.12.80 

172.16.12.96 

172.16.12.112  

172.16.12.128 

172.16.12.144 

172.16.12.160 

172.16.12.176 

172.16.12.192 

172.16.12.208 

172.16.12.224 

172.16.12.240