1 . INTRODUCCION
1 . 1 . Un modelo para las comunicaciones
Las tareas en los sistemas de comunicación son:
1 . 2 . Comunicaciones de datos
1 . 3 . Comunicación de datos a través de redes
1 . 4 . Protocolos y arquitectura de protocolos
Al intercambio de información entre computadores se le llama comunicación entre computadores .
Al conjunto de computadores que se interconectan se le llama red de computadores .
Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes , se necesita definir y utilizar un protocolo .
Los puntos que definen un protocolo son :
Todas estas tareas se subdividen en subtareas y a todo se le llama arquitectura del protocolo .
1.4.1. Un modelo de tres capas
En la comunicación intervienen tres agentes : aplicaciones , computadores y redes . Por lo tanto , es lógico organizar la tarea en tres capas .
El protocolo debe definir las reglas , convenios , funciones utilizadas , etc...para la comunicación por medio de red .
Cada capa del protocolo le pasa datos a la siguiente capa y ésta le añade datos propios de control y luego pasa el conjunto a la siguiente capa . Por tanto , cada capa forma unidades de datos que contienen los datos tomados de la capa anterior junto a datos propios de esta capa , y al conjunto obtenido se le llama PDU ( unidad de datos del protocolo ) .
1.4.2. Arquitectura de protocolos TCP/IP
No hay un estándar para este modelo ( al contrario del OSI ) , pero generalmente hay estas cinco capas :
1.4.3. El modelo OSI
Este modelo considera 7 capas :
1 . 5 . Normalizaciones
2 . TRANSMISION DE DATOS
2 .1 . Conceptos y terminología
2.1.1. Terminología utilizada en transmisión de datos
Los medios de transmisión pueden ser :
2.1.2. Frecuencia , espectro y ancho de banda
S(t) = A x Sen ( 2 x pi x f x t + fase )
La longitud de onda se define como el producto de la velocidad de
propagación de la onda por su fase .
El espectro de una señal es el conjunto de frecuencias que constituyen la señal .
El ancho de banda es la anchura del espectro . Muchas señales tienen un ancho de banda infinito , pero la mayoría de la energía está concentrada en un ancho de banda pequeño .
Si una señal tiene una componente de frecuencia 0 , es una componente continua .
En el caso de ondas cuadradas ( binarias ) , estas se pueden simular con ondas senoidales en las que la señal sólo contenga múltiplos impares de la frecuencia fundamental . Cuanto más ancho de banda , más se asemeja la función seno ( multifrecuencia ) a la onda cuadrada . Pero generalmente es suficiente con las tres primeras componentes .
Se puede demostrar que al duplicar el ancho de banda , se duplica la velocidad de transmisión a la que puede ir la señal .
Al considerar que el ancho de banda de una señal está concentrado sobre una frecuencia central , al aumentar esta , aumenta la velocidad potencial de transmitir la señal .
Pero al aumentar el ancho de banda , aumenta el coste de transmisión de la señal aunque disminuye la distorsión y la posibilidad de ocurrencia de errores .
2 . 2 . Transmisión de datos analógicos y digitales
Los datos analógicos toman valores continuos y los digitales , valores discretos .
Una señal analógica es una señal continua que se propaga por ciertos medios .
Una señal digital es una serie de pulsos que se transmiten a través de un cable ya que son pulsos eléctricos .
Los datos analógicos se pueden representar por una señal electromagnética con el mismo espectro que los datos .
Los datos digitales se suelen representar por una serie de pulsos de tensión que representan los valores binarios de la señal .
La transmisión analógica es una forma de transmitir señales analógicas ( que pueden contener datos analógicos o datos digitales ). El problema de la transmisión analógica es que la señal se debilita con la distancia , por lo que hay que utilizar amplificadores de señal cada cierta distancia .
La transmisión digital tiene el problema de que la señal se atenúa y distorsiona con la distancia , por lo que cada cierta distancia hay que introducir repetidores de señal .
Ultimamente se utiliza mucho la transmisión digital debido a que :
2 . 3 . Perturbaciones en la transmisión
2.3.1. Atenuación
La energía de una señal decae con la distancia , por lo que hay que asegurarse que llegue con la suficiente energía como para ser captada por la circuitería del receptor y además , el ruido debe ser sensiblemente menor que la señal original ( para mantener la energía de la señal se utilizan amplificadores o repetidores ) .
Debido a que la atenuación varía en función de la frecuencia , las señales analógicas llegan distorsionadas , por lo que hay que utilizar sistemas que le devuelvan a la señal sus características iniciales ( usando bobinas que cambian las características eléctricas o amplificando más las frecuencias más altas ) .
2.3.2. Distorsión de retardo
Debido a que en medios guiados , la velocidad de propagación de una señal varía con la frecuencia , hay frecuencias que llegan antes que otras dentro de la misma señal y por tanto las diferentes componentes en frecuencia de la señal llegan en instantes diferentes al receptor . Para atenuar este problema se usan técnicas de ecualización .
2.3.3. Ruido
El ruido es toda aquella señal que se inserta entre el emisor y el receptor de una señal dada . Hay diferentes tipos de ruido : ruido térmico debido a la agitación térmica de electrones dentro del conductor , ruido de intermodulación cuando distintas frecuencias comparten el mismo medio de transmisión , diafonía se produce cuando hay un acoplamiento entre las líneas que transportan las señales y el ruido impulsivo se trata de pulsos discontinuos de poca duración y de gran amplitud que afectan a la señal .
2.3.4. Capacidad del canal
Se llama capacidad del canal a la velocidad a la que se pueden transmitir los datos en un canal de comunicación de datos .
La velocidad de los datos es la velocidad expresada en bits por segundo a la que se pueden transmitir los datos .
El ancho de banda es aquel ancho de banda de la señal transmitida y que está limitado por el transmisor y por la naturaleza del medio de transmisión ( en hertzios ).
La tasa de errores es la razón a la que ocurren errores .
Para un ancho de banda determinado es aconsejable la mayor velocidad de transmisión posible pero de forma que no se supere la tasa de errores aconsejable . Para conseguir esto , el mayor inconveniente es el ruido .
Para un ancho de banda dado W , la mayor velocidad de transmisión posible es 2W , pero si se permite ( con señales digitales ) codificar más de un bit en cada ciclo , es posible transmitir más cantidad de información .
La formulación de Nyquist nos dice que aumentado los niveles de tensión diferenciables en la señal , es posible incrementar la cantidad de información transmitida .
C= 2W log2 M
El problema de esta técnica es que el receptor debe de ser capaz de diferenciar más niveles de tensión en la señal recibida , cosa que es dificultada por el ruido .
Cuanto mayor es la velocidad de transmisión , mayor es el daño que puede ocasionar el ruido .
Shannon propuso la fórmula que relaciona la potencia de la señal ( S ) , la potencia del ruido ( N ) , la capacidad del canal ( C ) y el ancho de banda ( W ) .
C = W log2 ( 1+S/N )
Esta capacidad es la capacidad máxima teórica de cantidad de transmisión , pero en la realidad , es menor debido a que no se ha tenido en cuenta nada más que el ruido térmico .
3 . MEDIOS DE TRANSMISION
3 . 1 . Medios de transmisión guiados
En medios guiados , el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto .
3.1.1. Par trenzado
Es el medio guiado más barato y más usado .
Consiste en un par de cables , embutidos para su aislamiento , para cada enlace de comunicación . Debido a que puede haber acoples entre pares , estos se trenza con pasos diferentes . La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética .
Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste ( se utiliza mucho en telefonía ) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance .
Con estos cables , se pueden transmitir señales analógicas o digitales .
Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias . Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas .
3.1.2. Pares trenzados apantallados y sin apantallar
Los pares sin apantallar son los más baratos aunque los menos resistentes a interferencias ( aunque se usan con éxito en telefonía y en redes de área local ) . A velocidades de transmisión bajas , los pares apantallados son menos susceptibles a interferencias , aunque son más caros y más difíciles de instalar .
3.1.3. Cable coaxial
Consiste en un cable conductor interno ( cilíndrico ) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo . Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable .
Este cable , aunque es más caro que el par trenzado , se puede utilizar a más larga distancia , con velocidades de transmisión superiores , menos interferencias y permite conectar más estaciones .
Se suele utilizar para televisión , telefonía a larga distancia , redes de área local , conexión de periféricos a corta distancia , etc...
Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales .
Sus inconvenientes principales son : atenuación , ruido térmico , ruido de intermodulación .
Para señales analógicas , se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro .
3.1.4. Fibra óptica
Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica .
Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales : núcleo , revestimiento y cubierta .
El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico . Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo . Alrededor de este conglomerado está la cubierta ( constituida de material plástico o similar ) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos , abrasiones , humedad , etc...
Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's .
Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son :
Su rango de frecuencias es todo el espectro visible y parte del infrarrojo .
El método de transmisión es : los rayos de luz inciden con una gama de ángulos diferentes posibles en el núcleo del cable , entonces sólo una gama de ángulos conseguirán reflejarse en la capa que recubre el núcleo . Son precisamente esos rayos que inciden en un cierto rango de ángulos los que irán rebotando a lo largo del cable hasta llegar a su destino . A este tipo de propagación se le llama multimodal . Si se reduce el radio del núcleo , el rango de ángulos disminuye hasta que sólo sea posible la transmisión de un rayo , el rayo axial , y a este método de transmisión se le llama monomodal .
Los inconvenientes del modo multimodal es que debido a que dependiendo al ángulo de incidencia de los rayos , estos tomarán caminos diferentes y tardarán más o menos tiempo en llegar al destino , con lo que se puede producir una distorsión ( rayos que salen antes pueden llegar después ) , con lo que se limita la velocidad de transmisión posible .
Hay un tercer modo de transmisión que es un paso intermedio entre los anteriormente comentados y que consiste en cambiar el índice de refracción del núcleo . A este modo se le llama multimodo de índice gradual .
Los emisores de luz utilizados son : LED ( de bajo coste , con utilización en un amplio rango de temperaturas y con larga vida media ) y ILD ( más caro , pero más eficaz y permite una mayor velocidad de transmisión ) .
3 . 2 . Transmisión inalámbrica
SE utilizan medios no guiados , principalmente el aire . Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe esta energía con otra antena .
Hay dos configuraciones para la emisión y recepción de esta energía : direccional y omnidireccional . En la direccional , toda la energía se concentra en un haz que es emitido en una cierta dirección , por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados . En el método omnidireccional , la energía es dispersada en múltiples direcciones , por lo que varias antenas pueden captarla . Cuanto mayor es la frecuencia de la señal a transmitir , más factible es la transmisión unidireccional .
Por tanto , para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas ( altas frecuencias ) . Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio ( bajas frecuencias ) . Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia ( en una misma habitación ) .
3.2.1. Microondas terrestres
Suelen utilizarse antenas parabólicas . Para conexionas a larga distancia , se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas .
Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores , aunque se necesitan antenas alineadas . Se usan para transmisión de televisión y voz .
La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia ( con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas ) . La atenuación aumenta con las lluvias .
Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas , pude haber más solapamientos de señales .
3.2.2. Microondas por satélite
El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .
Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra , el satélite debe ser geoestacionario .
Se suele utilizar este sistema para :
El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite , para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden .
Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores , ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal .
Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son :
3.2.3. Infrarrojos
Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes . En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos ( paredes por ejemplo ) . Tampoco es necesario permiso para su utilización ( en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso ) .
4 . CODIFICACION DE DATOS
4 . 1 . Datos digitales , señales digitales
Una señal es digital si consiste en una serie de pulsos de tensión . Para datos digitales no hay más que codificar cada pulso como bit de datos .
En una señal unipolar ( tensión siempre del mismo signo ) habrá que codificar un 0 como una tensión baja y un 1 como una tensión alta ( o al revés ) .
En una señal bipolar ( positiva y negativa ) , se codifica un 1 como una tensión positiva y un 0 como negativa ( o al revés ) .
La razón de datos de una señal es la velocidad de transmisión expresada en bits por segundo , a la que se transmiten los datos .
La razón de modulación es la velocidad con la que cambia el nivel de la señal , y depende del esquema de codificación elegido .
Para mejorar las prestaciones del sistema de transmisión , se debe utilizar un buen esquema de codificación , que establece una correspondencia entre los bits de los datos y los elementos de señal .
Factores a tener en cuenta para utilizar un buen sistema de codificación :
4.1.1. No retorno a cero ( NRZ )
Es el esquema más sencillo ya que se codifica un nivel de tensión como un 1 y una ausencia de tensión como un 0 ( o al revés ) .
Ventajas : sencillez , fácil de implementar , uso eficaz del ancho de banda .
Desventajas : presencia de componente en continua , ausencia de capacidad de sincronización .
Se suelen utilizar en grabaciones magnéticas .
Otra modalidad de este tipo de codificación es la NRZI que consiste en codificar los bits cuando se producen cambios de tensión ( sabiendo la duración de un bit , si hay un cambio de tensión , esto se codifica por ejemplo como 1 y si no hay cambio , se codifica como 0 ) . A esto se le llama codificación diferencial . Lo que se hace es comparar la polaridad de los elementos de señal adyacentes , y esto hace posible detectar mejor la presencia de ruido y es más difícil perder la polaridad de una señal cuando hay dificultades de transmisión .
4.1.2. Binario multinivel
Este sistema intenta subsanar las deficiencias de NRZ utilizando el sistema de codificar un 1 cada vez que se produce un cambio de nivel de la señal , y codificando un 0 cuando no hay cambio de nivel ( lo cuál sigue siendo un inconveniente para cadenas de ceros ) .
Ventajas : no hay problemas de sincronización con cadenas de 1 ( aunque sí con cadenas de 0 ) , no hay componente en continua , ancho de banda menor que en NRZ , la alternancia de pulsos permite la detección de errores .
Desventajas : hay aún problemas de sincronización , es menos eficaz que el NRZ , hay mayor tasa de errores que NRZ .
4.1.3. Bifase
En la codificación Manchester siempre hay una transición en mitad del intervalo de duración del bit ( la mitad del bit se encarga de la sincronización ) .
En Manchester diferencial la transición en mitad del intervalo se utiliza sólo como sincronización y es la presencia de un cambio de tensión al inicio del bit lo que señala la presencia de un 1 .
Ventajas : sincronización ,no tiene componente en continua , detección de errores .
Desventajas : se necesita mayor ancho de banda .
4.1.4. Velocidad de modulación
Hay que diferenciar entre la razón de datos ( bits por unidad de tiempo ) y la velocidad de modulación ( elementos de señal por unidad de tiempo ) . Cuanto mejor sea el sistema de codificación , mayor velocidad de modulación se podrá obtener .
4.1.5. Técnicas de altibajos
Para mantener sincronizado el reloj del receptor en técnicas bifase , se hace necesario sustituir series largas de ausencias de tensión por cambios sincronizados ( que portan el reloj ) y luego se requiere un método en el receptor para volver a decodificar la señal original .
4 . 2 . Datos digitales , señales analógicas
4.2.1. Técnicas de codificación
Para transmitir datos digitales mediante señales analógicas es necesario convertir estos datos a un formato analógico . Para esto existen varias técnicas.
4 . 3 . Datos analógicos , señales digitales
Para transmitir datos analógicos en señales digitales es preciso realizar un proceso de digitalización de los datos . Este proceso y el siguiente de decodificación la realiza un dispositivo llamado codec .
4.3.1. Modulación por codificación de impulsos
Se basa en el teorema de muestreo : " Si una señal f(t) se muestrea a intervalos regulares de tiempo con una frecuencia mayor que el doble de la frecuencia significativa más alta de la señal , entonces las muestras así obtenidas contienen toda la información de la señal original . La función f(t) se puede reconstruir a partir de estas muestras mediante la utilización de un filtro pasa-baja " .
Es decir , se debe muestrear la señal original con el doble de frecuencia que ella , y con los valores obtenidos , normalizándolos a un número de bits dado ( por ejemplo , con 8 bits habría que distinguir entre 256 posibles valores de amplitud de la señal original a cuantificar ) se ha podido codificar dicha señal .
En el receptor , este proceso se invierte , pero por supuesto se ha perdido algo de información al codificar , por lo que la señal obtenida no es exactamente igual que la original ( se le ha introducido ruido de cuantización ) .
Hay técnicas no lineales en las que es posible reducir el ruido de cuantización muestreando a intervalos no siempre iguales .
4.3.2. Modulación delta
Esta técnica reduce la complejidad de la anterior mediante la aproximación de la función a codificar por una función escalera lo más parecida posible . De esta forma , cada escalón de la escalera ya puede ser representado por un valor ( en 8 bits , uno entre 256 posibles valores de amplitud ) .La elección de un adecuado salto de escalera y de la frecuencia de muestreo pueden hacer que se modifique la precisión de la señal .
La principal ventaja de esta técnica respecto a la anterior es la facilidad de implementación .
4.3.3. Prestaciones
Las técnicas de transmisión digital están siendo muy utilizadas debido a :
4 . 4 . Datos analógicos , señales analógicas
La modulación consiste en combinar una señal de entrada con una señal portadora para producir una señal cuyo ancho de banda esté centrado en torno a la frecuencia de la portadora . Este proceso es necesario para transmitir datos digitales mediante señales analógicas , pero no se sabe si está justificado para transmitir datos analógicos .
Este proceso es necesario ya que para transmitir señales analógicas sin modular , tendríamos que utilizar enormes antenas y tampoco podríamos utilizar técnicas de multiplexación por división en frecuencias .
4.4.1. Modulación en amplitud
Consiste en multiplicar la señal original por la portadora y de esta forma se obtiene la forma original pero sólo utilizando los máximos y los mínimos de la señal modulada . De esta forma , se puede reconstruir la señal original y se evita la utilización de enormes antenas .
Hay una aproximación que utiliza sólo la mitad del ancho de banda y se necesita menos potencia para su transmisión . Pero esta aproximación y otras quitan la portadora , con lo que se pierde el poder de sincronización de la señal .
4.4.2. Modulación en ángulo
Se puede hacer que la señal portadora tenga cambios de fase que recreen la señal original a modular ( modulación en fase ) o también que la portadora tenga cambios de frecuencia que simulen la señal original a modular ( modulación en frecuencia ) .
El inconveniente de estas dos modalidades de modulación es que requieren mayor ancho de banda que la modulación en amplitud .
5 . LA INTERFAZ EN LAS COMUNICACIONES DE DATOS
5 . 1 . Transmisión asíncrona y síncrona
Hay enormes dificultades a la hora de recuperar la señal transmitida por un emisor, sobre todo debido a que hay que saber cada cuanto tiempo va a llegar un dato; para esto se suelen usar técnicas de sincronización.
5.1.1. Transmisión asíncrona
La manera más fácil de conseguir sincronismo es enviando pequeñas cantidades de bits a la vez , sincronizándose al inicio de cada cadena . Esto tiene el inconveniente de que cuando no se transmite ningún carácter , la línea está desocupada .Para detectar errores , se utiliza un bit de paridad en cada cadena . Usando la codificación adecuada , es posible hacer corresponder un 0 ( por ejemplo ) a cuando la línea está parada ( con NRZ , cada vez que se quiera comenzar a transmitir una cadena , se usa un 1 como señal ) .Si el receptor es un tanto más rápido o lento que el emisor , es posible que incluso con cadenas cortas ( o tramas , que son las cadenas más los bits adicionales de paridad y de comienzo y parada ) se produzcan errores como el error de delimitación de trama ( se leen datos fuera de la trama al ser el receptor más lento que el emisor ) o el error que se produce al introducirse ruido en la transmisión de forma que en estado de reposo , el receptor crea que se ha emitido un dato ( el ruido ) .
Este tipo de transmisión es sencilla y no costosa , aunque requiere muchos bits de comprobación y de control .
5.1.2. Transmisión síncrona
En este tipo de transmisión no hay bits de comienzo ni de parada , por lo que se transmiten bloques de muchos bits . Para evitar errores de delimitación , se pueden sincronizar receptor y emisor mediante una línea aparte ( método utilizado para líneas cortas ) o incluyendo la sincronización en la propia señal ( codificación Manchester o utilización de portadoras en señales analógicas ) . Además de los datos propios y de la sincronización , es necesaria la presencia de grupos de bits de comienzo y de final del bloque de datos , además de ciertos bits de corrección de errores y de control . A todo el conjunto de bits y datos se le llama trama .
Para bloques grandes de datos , la transmisión síncrona es más eficiente que la asíncrona .
5 . 2 . Configuraciones de la línea
5.2.1. Topología
Cuando sólo es necesaria la conexión de un emisor con un receptor , se utilizan enlaces punto a punto . Si se quiere utilizar un ordenador central y varias terminales , se pueden utilizar conexiones punto a punto entre cada terminal y el computador central , pero éste debe tener un puerto de E/S dedicado a cada terminal y además una línea de conexión entre cada terminal y el computador central .
Existe la posibilidad de conectar un computador central con varias terminales mediante una línea multipunto y por medio de un sólo puerto de E/S .
5.2.2. Full-Duplex y Semi-Duplex
En la transmisión semi-duplex cada vez sólo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir .
En la transmisión full-duplex las dos estaciones pueden simultáneamente enviar y recibir datos . En transmisión digital , para full-duplex se requieren ( en medios guiados ) dos cables por conexión ( uno para un sentido y otro para otro ) .
En transmisión analógica es necesaria la utilización de dos frecuencias para full-duplex o dos cables si se quiere emitir y recibir en la misma frecuencia .
5 . 3 . Interfaces
Generalmente , los computadores y terminales no están capacitados para transmitir y recibir datos de una red de larga distancia , y para ello están los módem u otros circuitos parecidos . A los terminales y computadores se les llama DTE y a los circuitos ( módem ) de conexión con la red se les llama DCE . Los DCE se encargan de transmitir y recibir bits uno a uno . Los DTE y DCE están comunicados y se pasan tanto datos de información como de control . Para que se puedan comunicar dos DTE hace falta que ambos cooperen y se entiendan con sus respectivos DCE . También es necesario que los dos DCE se entiendan y usen los mismos protocolos .
La interfaz entre el DCE y el DTE debe de tener una concordancia de especificaciones :
5.3.1. V.24/EIA-232-E
Es un interfaz utilizado para conectar DTE con módems a través de líneas analógicas de telefonía .
Especificaciones :
5.3.2. La interfaz física de la RDSI
Reduciendo los circuitos y aumentando la lógica de control se ha conseguido abaratar estos mecanismos y se ha conseguido un conector de 8 pines para la Red Digital de Servicios Integrados .
En estos sistemas , la información de control y de datos van unidas y se separan en los extremos de las líneas . También es posible el envío de energía por las mismas líneas ( para control remoto de periféricos por ejemplo ) .
Se utilizan dos cables de conexión que forman un circuito cerrado ( señalización diferencial ) y los valores de los bits dependen de la diferencia de tensión de ambos cables .
Este tipo de señalización hace que el ruido afecte menos a los datos ya que afecta por igual a los dos cables , por lo que se anula el ruido .
6 . CONTROL DEL ENLACE DE DATOS
6 . 1 . Control del flujo
Es una técnica para que el emisor no sobrecargue al receptor al enviarle más datos de los que pueda procesar . El receptor tiene un buffer de una cierta capacidad para ir guardando los datos recibidos y tras procesarlos , enviarlos a capas superiores .
Vamos a suponer que todas las tramas recibidas llegan con un poco de retardo pero sin errores y sin adelantarse unas a otras .
6.1.1. Control de flujo mediante parada y espera
Consiste en que el emisor envía una trama y al ser recibida por el receptor , éste ( el receptor ) confirma al emisor ( enviándole un mensaje de confirmación ) la recepción de la trama . Este mensaje recibido por el emisor es el que le indica que puede enviar otra trama al receptor . De esta forma , cuando el receptor esté colapsado ( el buffer a punto de llenarse ) , no tiene más que dejar de confirmar una trama y entonces el emisor esperará hasta que el receptor decida enviarle el mensaje de confirmación ( una vez que tenga espacio en el buffer ) .
Este sistema es el más eficaz para que no haya errores y es el más utilizado cuando se permiten tramas muy grandes , pero es normal que el emisor parta las tramas en más pequeñas para evitar que al ser una trama de larga duración , es más probable que se produzca algún error en la transmisión . También , en LAN's , no se suele permitir que un emisor acapare la línea durante mucho tiempo ( para poder transmitir una trama grande ) .
Otro problema adicional es que se infrautiliza la línea al estar parada mientras los mensajes del receptor llegan al emisor .
6.1.2. Control del flujo mediante ventana deslizante
El problema de que sólo hay una trama cada vez en tránsito por la red se soluciona con este sistema de ventanas deslizantes .
En este sistema , el receptor y el emisor se ponen de acuerdo en el número de tramas que puede guardar el receptor sin procesar ( depende del tamaño del buffer ) . También se ponen de acuerdo en el número de bits a utilizar para numerar cada trama ( al menos hay que tener un número de bits suficientes para distinguir cada una de las tramas que quepan en el buffer del receptor ) , Por ejemplo , si en el buffer del receptor caben 7 tramas , habrá que utilizar una numeración con 3 bits ( 23 = 8 > 7 ) .
El emisor transmite tramas por orden ( cada trama va numerada módulo 2número de bits ) hasta un máximo de el número máximo de tramas que quepan en el buffer del receptor ( en el ejemplo , 7 ) . El receptor irá procesando las tramas que le lleguen y confirmando que admite tramas a partir de una dada ( hasta un máximo de 7 en el ejemplo ) . Por ejemplo , si ha procesado hasta la trama 5 , confirmará el número 6 ( es decir , que puede procesar las tramas 6 , 7 , 0 , 1 , 2 , 3 y 4 ) . Al recibir el emisor la confirmación de la trama 6 , emitirá todas las que no haya transmitido desde la 6 hasta la 4 ( 6 , 7 , 0 , 1 , 2 , 3 y 4 ) . Por ejemplo , se ya había enviado la 6 , 7 , 0 y 1 , sabe que puede enviar la 2 , 3 y 4 .
Existe la posibilidad de indicarle al emisor la confirmación de tramas recibidas y prohibirle el envío de más tramas ( con el mensaje de Receptor No Preparado ) .
Cuando la dos estaciones son emisoras y receptoras , se pueden utilizar dos ventanas por estación , una para el envío y otra para la recepción . Se puede utilizar la misma trama para enviar datos y confirmaciones , mejorando así la utilización del canal .
Este sistema de transmisión es mucho más eficiente que el de parada y espera , ya que pueden haber más de una trama a la vez en las líneas de transmisión ( en el de parada y espera sólo puede haber una trama a la vez ) .
6 . 2 . Detección de errores
Cuanto mayor es la trama que se transmite , mayor es la probabilidad de que contenga algún error . Para detectar errores , se añade un código en función de los bits de la trama de forma que este código señale si se ha cambiado algún bit en el camino . Este código debe de ser conocido e interpretado tanto por el emisor como por el receptor .
6.2.1. Comprobación de paridad
Se añade un bit de paridad al bloque de datos ( por ejemplo , si hay un número par de bits 1 , se le añade un bit 0 de paridad y si son impares , se le añade un bit 1 de paridad ) .
Pero puede ocurrir que el propio bit de paridad sea cambiado por el ruido o incluso que más de un bit de datos sea cambiado , con lo que el sistema de detección fallará .
6.2.2. Comprobación de redundancia cíclica ( CRC )
Dado un bloque de n bits a transmitir , el emisor le sumará los k bits necesarios para que n+k sea divisible ( resto 0 ) por algún número conocido tanto por el emisor como por el receptor .
Este proceso se puede hacer bien por software o bien por un circuito hardware ( más rápido ) .
6 . 3 . Control de errores
Se trata en este caso de detectar y corregir errores aparecidos en las transmisiones . Puede haber dos tipos de errores :
Hay varias técnicas para corregir estos errores :
Todos estos métodos se llaman ARQ ( solicitud de repetición automática ) . Entre los más utilizados destacan :
6.3.1. ARQ con parada-y-espera
Se basa en la técnica de control de flujo de parada-y-espera . Consiste en que el emisor transmite una trama y hasta que no recibe confirmación del receptor , no envía otra .
Puede ocurrir que :
Es una técnica sencilla y barata pero poco eficiente .
6.3.2. ARQ con adelante-atrás-N
Se basa en la técnica de control de flujo con ventanas deslizantes .
Cuando no hay errores , la técnica es similar a las ventanas deslizantes , pero cuando la estación destino encuentra una trama errónea , devuelve una confirmación negativa y rechaza todas las tramas que le lleguen hasta que reciba otra vez la trama antes rechazada , pero en buenas condiciones . Al recibir la estación fuente una confirmación negativa de una trama , sabe que tiene que volver a transmitir esa trama y todas las siguientes . Si el receptor recibe la trama i y luego la i+2 , sabe que se ha perdido la i+1 , por lo que envía al emisor una confirmación negativa de la i+1 .
La estación emisora mantiene un temporizador para el caso de que no reciba confirmación en un largo periodo de tiempo o la confirmación llegue errónea , y así poder retransmitir otra vez las tramas .
6.3.3. ARQ con rechazo selectivo
Con este método , las únicas tramas que se retransmiten son las rechazadas por el receptor o aquellas cuyo temporizador expira sin confirmación . Este método es más eficiente que los anteriores . Para que esto se pueda realizar , el receptor debe tener un buffer para guardar las tramas recibidas tras el rechazo de una dada , hasta recibir de nuevo la trama rechazada y debe de ser capaz de colocarla en su lugar correcto ( ya que deben de estar ordenadas ) . Además , el emisor debe de ser capaz de reenviar tramas fuera de orden .
Estos requerimientos adicionales hacen que este método sea menos utilizado que el de adelante-atrás-N .
7 . CONMUTACION DE CIRCUITOS
7 . 1 . Redes conmutadas
Cuando los datos hay que enviarlos a largas distancias ( e incluso a no tan largas ) , generalmente deben pasar por varios nodos intermedios . Estos nodos son los encargados de encauzar los datos para que lleguen a su destino .
En conmutación de circuitos , los nodos intermedios no tratan los datos de ninguna forma , sólo se encargan de encaminarlos a su destino .
En redes de comunicación conmutadas , los datos que entren en la red provenientes de alguna de las estaciones , son conmutados de nodo en nodo hasta que lleguen a su destino .
Hay nodos sólo conectados a otros nodos y su única misión es conmutar los datos internamente a la red . También hay nodos conectados a estaciones y a otros nodos , por lo que deben de añadir a su función como nodo , la aceptación y emisión de datos de las estaciones que se conectan .
Los enlaces entre nodos están multiplexados en el tiempo o por división de frecuencias .
Generalmente hay más de un camino entre dos estaciones , para así poder desviar los datos por el camino menos colapsado .
Para redes de área amplia , generalmente se utilizan otras técnicas de conmutación : conmutación de circuitos y conmutación de paquetes .
7 . 2 . Redes de conmutación de circuitos
Para cada conexión entre dos estaciones , los nodos intermedios dedican un canal lógico a dicha conexión . Para establecer el contacto y el paso de la información de estación a estación a través de los nodos intermedios , se requieren estos pasos :
Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las conmutaciones , éstos deben tener la suficiente "inteligencia" como para realizar su labor eficientemente .
La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente ya que los canales están reservados aunque no circulen datos a través de ellos .
Para tráfico de voz , en que suelen circular datos ( voz ) continuamente , puede ser un método bastante eficaz ya que el único retardo es el establecimiento de la conexión , y luego no hay retardos de nodo en nodo ( al estar ya establecido el canal y no tener que procesar ningún nodo ninguna información ) .
La red pública de telefonía utiliza conmutación de circuitos . Su arquitectura es la siguiente :
La conmutación de circuitos , a pesar de sus deficiencias es el sistema más utilizado para conectar sistemas informáticos entre sí a largas distancias debido a la profusión e interconexión que existe ( debido al auge del teléfono ) y a que una vez establecido el circuito , la red se comporta como si fuera una conexión directa entre las dos estaciones , ahorrando bastante lógica de control .
7 . 3 . Conceptos sobre conmutación
Cada nodo de conmutación de circuitos consta básicamente de un conmutador digital , circuito que tiene una serie de conexiones al exterior ( cada una es un canal ) y una lógica de puertas interna que conecta unos canales con otros cuando se requieren estas conexiones . Por lo que dos canales conectados por el conmutador es como si estuvieran unidos sin interrupción . El conmutador posee la lógica de control suficiente para conectar y desconectar canales conforme sea necesario . Estos conmutadores deben permitir conexión full-duplex ( típica en telefonía ) .
El conmutador digital se compone de :
Hay dos tipos básicos de redes respecto a su capacidad o no de bloquear las comunicaciones entre dos estaciones :
7.3.1. Conmutación por división en el espacio
Son conmutadores en los que las conexiones entre líneas de entrada y salida son conexiones físicas (generalmente con matrices de puertas físicas que se cierran o abren) .
Sus limitaciones principales son:
Los conmutadores con múltiples etapas solucionan algunos de los inconvenientes anteriores :
Estos sistemas deben de ser bloqueantes .
7.3.2. Conmutación por división en el tiempo
Estos sistemas constan de las líneas de entrada ( una para cada canal de acceso al conmutador ) y lo que hacen es muestrear una a una cada línea y lo que encuentren ( ya sean bits , bytes o bloques ) lo pasan a unas memorias llamadas ranuras ( una por cada canal ) de donde serán pasados a sus correspondientes líneas de salida . Las líneas de entrada son fijas para cada emisor , pero las líneas de salida se irán conmutando dependiendo de las velocidades de asimilación de datos por las líneas de salida .
Las velocidades de trabajo del sistema deben de ser lo suficientemente altas para que ninguna entrada supere a ésta en velocidad .
8 . CONMUTACION DE PAQUETES
8 . 1 . Principios de conmutación de paquetes
Debido al auge de las transmisiones de datos , la conmutación de circuitos es un sistema muy ineficiente ya que mantiene las líneas mucho tiempo ocupadas aun cuando no hay información circulando por ellas . Además , la conmutación de circuitos requiere que los dos sistemas conectados trabajen a la misma velocidad , cosa que no suele ocurrir hoy en día debido a la gran variedad de sistemas que se comunican .
En conmutación de paquetes , los datos se transmiten en paquetes cortos . Para transmitir grupos de datos más grandes , el emisor trocea estos grupos en paquetes más pequeños y les adiciona una serie de bits de control . En cada nodo , el paquete se recibe , se almacena durante un cierto tiempo y se transmite hacia el emisor o hacia un nodo intermedio .
Las ventajas de la conmutación de paquetes frente a la de circuitos son :
8.1.1. Técnica de conmutación
Cuando un emisor necesita enviar un grupo de datos mayor que el tamaño fijado para un paquete , éste los trocea en paquetes y los envía uno a uno al receptor .
Hay dos técnicas básicas para el envío de estos paquetes :
Las ventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas son :
Desventajas de los circuitos virtuales frente a los datagramas :
8.1.2. Tamaño del paquete
Un aumento del tamaño de los paquetes implica que es más probable que lleguen erróneos . Pero una disminución de su tamaño implica que hay que añadir más información de control , por lo que la eficiencia disminuye . hay que buscar un compromiso entre ambos .
8.1.3. Comparación de las técnicas de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes
Hay 3 tipos de retardo :
Las prestaciones de conmutación de circuitos y conmutación de paquetes :
8.1.4. Funcionamiento externo e interno
Hay dos niveles en donde se pueden utilizar técnicas de datagramas y de circuitos virtuales . En un nivel interno ( entre estación y nodo ) , se llaman operación de datagrama interno y operación de circuito virtual interno . Pero cuando se sale de este ámbito controlable por la estación emisora , la propia red decide la utilización de servicios de datagrama externo o servicio de circuito virtual externo para sus comunicaciones ( ocultos al usuario o emisor ) .
Para los servicio externos hay una serie de consideraciones a seguir :
8 . 2 . Encaminamiento
8.2.1. A / Características
La función de encaminamiento tiene estos requisitos :
8.2.2. B / Criterios sobre prestaciones
Hay dos formas de elegir un encaminamiento eficiente : una es elegir el camino más corto ( la distancia entre la estación emisora y la receptora es la mínima ) y otra es elegir el menor número de saltos ( entre la estación emisora y la receptora hay el menor número de nodos ) .
En aplicaciones reales se suele elegir la del camino más corto .
8.2.3. C / Lugar e instante de decisión
El instante en que se decide hacia dónde se enviará un paquete en un nodo es muy importante . En datagramas , esto se produce una vez por paquete . En circuitos virtuales se produce una vez por petición de llamada .
Hay dos lugares donde se puede decidir hacia dónde debe enviarse un paquete desde un nodo : una es en el propio nodo ( encaminamiento distribuido ) y otra en un nodo señalado para esta tarea ( encaminamiento centralizado ) . Esta última forma tiene el inconveniente de que si este nodo se estropea , el encaminamiento de todos los nodos que dependen de este nodo de encaminamiento es imposible , y todos los nodos serán inservibles .
Hay otra forma de controlar el encaminamiento , y es en la propia estación de origen .
8.2.4. D / Estrategias de encaminamiento
En el nodo central se almacenan todas las tablas de encaminamientos , pero en cada nodo sólo hay que almacenar las filas que conectan ese nodo con el siguiente para conseguir el encaminamiento a cada nodo posible destino de la red .
Este sistema es muy eficiente y sencillo pero poco tolerante a fallos en nodos adyacentes , ya que sólo puede encaminar a uno .
Esta técnica , al ser muy robusta y de coste mínimo , se puede usar para mensajes de alta prioridad o muy importante . El problema es la gran cantidad de tráfico que se genera en la red . Esta técnica libera de los grandes cálculos para seleccionar un encaminamiento .
En estas técnicas de intercambio de información entre nodos , pueden hacerse intercambios entre nodos adyacentes , todos los nodos , o incluso que haya un nodo central que coordine todas las informaciones .
Los inconvenientes principales son :
Las ventajas :
8 . 3 . X.25
Es el protocolo más utilizado . Se usa en conmutación de paquetes , sobre todo en RDSI .
Este protocolo especifica funciones de tres capas del modelo OSI : capa física , capa de enlace y capa de paquetes .
El terminal de usuario es llamado DTE , el nodo de conmutación de paquetes es llamado DCE La capa de paquetes utiliza servicios de circuitos virtuales externos .
8.3.1. Servicio de circuito virtual
Este sistema ofrece dos tipos de circuitos virtuales externos : llamadas virtuales y circuitos virtuales permanentes . En el primer caso , se requiere establecimiento de conexión o llamada inicial , mientras que en el segundo no .
8.3.2. Formato de paquete
Cada paquete contiene cierta información de control , como por ejemplo el número de circuito virtual . Además de paquetes de datos , se transfieren paquetes de control en los que figura el número de circuito virtual además del tipo de información de control .
Existen prioridades en los envíos de paquetes . Existen paquetes de reinicio de circuitos cuando hay un error , de reinicio de todo el sistema y de ruptura de conexión .
8.3.3. Multiplexación
Se permite la conexión de miles de circuitos virtuales , además de full-duplex . Hay varios tipos de circuitos virtuales , fijos , de llamadas entrantes a la red , de llamadas salientes , etc...
8.3.4. Control de flujo
Se usa protocolo de ventana deslizante .
8.3.5. Secuencias de paquetes
Se permite el envío de bloques grandes de datos . Esto lo hace dividiendo los datos en paquetes de dos tipos , los grandes con el tamaño máximo permitido y paquetes de restos de un tamaño menor al permitido .
9 . TECNOLOGIAS LAN
9 . 1 . Arquitectura LAN
9.1.1. Arquitectura del protocolo
En el modelo OSI , sólo hay diferencias entre LAN , MAN y WAN en las tres capas más bajas , que son la capa física , de control de acceso al medio y de control de enlace lógico .
En arquitecturas LAN , las tres primeras capas tienen las siguientes funciones :
Cada capa toma las tramas y le añade una serie de datos de control antes de pasarla a la siguiente capa .
Cabecera MAC / Cabecera LLC / Cabecera IP / Cabecera TCP / Datos / Parte final MAC
/<--- segmento TCP ---->/
/<----------- datagrama IP ---------------->/
/<--------- unidad de datos de protocolo LLC ------------->/
/<---------------------------------------------- trama MAC ----------------------------------------------------->/
9.1.2. Topologías
1 .Topologías en bus y en árbol : En la topología en bus , todas las estaciones se encuentran conectadas directamente a través de interfaces físicas llamadas tomas de conexión a un medio de transmisión lineal o bus . Se permite la transmisión full-duplex y ésta circula en todas direcciones a lo largo del bus , pudiendo cada estación recibir o transmitir . Hay terminales a cada extremo del bus para que las señales no "reboten" y vuelvan al bus .
La topología en árbol es similar a la de bus pero se permiten ramificaciones a partir de un punto llamado raíz , aunque no se permiten bucles .
Los problemas asociados a estas dos topologías son que ya que los datos son recibidos por todas las estaciones , hay que dotar a la red de un mecanismo para saber hacia qué destinatario van los datos . Además , ya que todas las estaciones pueden transmitir a la vez , hay que implantar un mecanismo que evite que unos datos interfieran con otros .
Para solucionar estos problemas , los datos se parten en tramas con una información de control en la que figura el identificador de la estación de destino . Cada estación de la LAN está unívocamente identificada . Para evitar el segundo problema ( la superposición de señales provenientes de varias estaciones ) , hay que mantener una cooperación entre todas las estaciones , y para eso se utiliza información de control en las tramas .
2 . Topología en anillo : La red consta de una serie de repetidores ( simples mecanismos que reciben y retransmiten información sin almacenarla ) conectados unos a otros en forma circular ( anillo ) . Cada estación está conectada a un repetidor , que es el que pasa información de la red a la estación y de la estación a la red . Los datos circulan en el anillo en una sola dirección . La información también se desgaja en tramas con identificadores sobre la estación de destino . Cuando una trama llega a un repetidor , éste tiene la lógica suficiente como para reenviarla a su estación ( si el identificador es el mismo ) o dejarla pasar si no es el mismo . Cuando la trama llega a la estación origen , es eliminada de la red . Debe de haber una cooperación entre las estaciones para no solapar tramas de varias estaciones a la vez .
3 . Topología en estrella : En este caso , se trata de un nodo central del cuál salen los cableados para cada estación . Las estaciones se comunican unas con otras a través del nodo central . hay dos formas de funcionamiento de este nodo : este nodo es un mero repetidor de las tramas que le llegan ( cuando le llega una trama de cualquier estación , la retransmite a todas las demás ) , en cuyo caso , la red funciona igual que un bus ; otra forma es de repetidor de las tramas pero sólo las repite al destino ( usando la identificación de cada estación y los datos de destino que contiene la trama ) tras haberlas almacenado .
9.1.3. Control de acceso al medio ( MAC )
El MAC es el mecanismo encargado del control de acceso de cada estación al medio . El MAC puede realizarse de forma distribuida cuando todas las estaciones cooperan para determinar cuál es y cuándo debe acceder a la red . También se puede realizar de forma centralizada utilizando un controlador .
El esquema centralizado tiene las siguientes ventajas :
1 . Puede proporcionar prioridades , rechazos y capacidad garantizada .
2 . La lógica de acceso es sencilla .
3 . Resuelve conflictos entre estaciones de igual prioridad .
Los principales inconvenientes son :
1 . Si el nodo central falla , falla toda la red .
2 . El nodo central puede ser un cuello de botella .
Las técnicas de control de acceso al medio pueden ser síncronas o asíncronas . Las síncronas hacen que la red se comporte como de conmutación de circuitos , lo cuál no es recomendable para LAN y WAN . Las asíncronas son más aceptables ya que las LAN actúan de forma impredecible y por tanto no es conveniente el mantenimiento de accesos fijos . Las asíncronas se subdividen en 3 categorías : rotación circular , reserva y competición .
9.1.4. Control de enlace lógico ( LLC )
Esta capa es la encargada de transmitir tramas entre dos estaciones sin tener que pasar por ningún nodo intermedio . Esta capa debe permitir el acceso múltiple . Esta capa debe identificar todos los posibles accesos a ella , ya sean de una capa superior como estaciones destino u otros .
9 . 2 . LAN en bus / árbol
9.2.1. Características de la topología en bus / árbol
Es una configuración multipunto . Hay que tener en cuenta que cuando dos estaciones intercambian datos , las señales que los portan deben de tener la suficiente potencia para llegar en unos ciertos márgenes al receptor . En esta configuración multipunto , las señales deben de equilibrase para todas las estaciones conectadas , lo cuál es mucho más complicado que para una conexión punto a punto . Cuando las distancias se hacen muy elevadas y hay muchas estaciones , no hay más remedio que establecer repetidores o amplificadores intermedios encargados del equilibrado de las señales .
9.2.2. Cable coaxial de banda base
Es el medio más utilizado en LAN .
En estas redes , las señales son digitales y se utiliza generalmente codificación Manchester . El espectro en frecuencias está totalmente utilizado , por lo que no es posible multiplexación en frecuencias .
La transmisión es bidireccional y la topología es en bus ya que las señales digitales son difíciles de ramificar . Además , la atenuación hace inviable la transmisión a larga distancia .
La longitud del cable es inversamente proporcional a la velocidad que pueden alcanzar las señales .
Usando repetidores se puede aumentar la longitud de la conexión . Estos repetidores son diferentes a los que hay en topologías de anillo , ya que deben retransmitir en ambas direcciones . Estos repetidores son invisibles al resto de la red ya que no almacenan información , sólo la repiten conforme llega .
Sólo se permite un camino entre dos estaciones para que no haya interferencias ( si el camino es muy largo , se intercalan repetidores ) .
9.2.3. Cable coaxial de banda ancha
En estos cables se usa señalización analógica . Así , es posible la multiplexación por división en frecuencias , sirviendo el mismo cable para varias conexiones . Estos cables permiten topología en árbol y en bus . La distancia permitida es muy superior a banda base ( ya que las señales analógicas alcanzan más espacio con menos interferencias y atenuación ) .
Este cableado sólo permite conexión unidireccional , por lo que para usar intercambios bidireccionales de información , es necesario el doble cableado de la red , uno de ida y otro de vuelta ( ambos se juntan en un extremo si es en bus o en la raíz si es en árbol ) .
Hay maneras de permitir el uso del mismo cable para señales en ambas direcciones , para ello , las señales en una dirección se envían en una gama de frecuencias y en la otra en otra gama de frecuencias . En el extremo ( en bus ) o en la raíz ( en árbol ) hay un circuito que intercambia las frecuencias y las devuelve por el otro camino ( ya que le llegan en frecuencia de entrada y las tiene que devolver en frecuencia de salida ) .
En la configuración de cable dual los caminos de entrada y salida son cables separados. En la configuración dividida los caminos de entrada son bandas de frecuencia en el mismo cable.
En la señalización analógica de banda portadora se utiliza todo el espectro de frecuencias para una sola transmisión bidireccional, con topología de Bus. En éste tipo de transmisión es posible prescindir de amplificadores ya que las frecuencias de utilización son bajas, menos sensibles a ala atenuación. La electrónica asociada es sencilla y barata.
9.2.4. Bus de fibra óptica
Hay dos formas de tratar las señales ópticas que provienen del bus por un nodo : una es tomando la señal óptica , convirtiéndola a señal eléctrica ( para que sea tratada por el nodo ) extrayendo la información de control y luego pasándola otra vez a señal óptica para reenviarla al bus ; la otra forma es quitando un poco de energía óptica y luego reinyectándola de nuevo . Ambas opciones tienen sus ventajas e inconvenientes ; la primera tiene las ventajas de la complejidad electrónica y los retardos y la segunda las pérdidas de energía .
Lo mismo que ocurría con el cable coaxial de banda ancha , como las señales son unidireccionales , es necesario utilizar dos buses ( uno de ida y otro de vuelta ) o un sólo bus con una terminación que se encarga de recibir por un lado y transmitir por el otro .
9 3 . LAN en anillo
9.3.1. Características de las LAN en anillo
El anillo consta de varios repetidores que regeneran y transmiten unidireccionalmente de bit en bit . Cada repetidor sirve de punto de conexión de una estación al anillo . La información circula en paquetes que contienen información de control de la estación de destino . Cuando un paquete llega a un repetidor , éste lo copia y lo retransmite al siguiente repetidor , y si va dirigido a su estación de enlace lo envía allí y si no , lo elimina . Para impedir que un paquete de vueltas continuamente por el anillo se puede o bien eliminar por el repetidor de destino o por el repetidor de origen al llegar otra vez a él ( esto permite el envío a varias estaciones a la vez ) . Los repetidores pueden estar en tres estados posibles : escucha ( cuando recibe del anillo bits , comprueba si pertenecen a un paquete de su estación , y si lo son los envía por la línea de su estación y si no , los reenvía otra vez al anillo ) , transmisión ( el enlace tiene permiso para transmitir datos de su estación , entonces los pasa al anillo ) y cortocircuito ( el repetidor pasa sin demoras - sin comprobar la información de control - los bits otra vez al anillo ) .
9.3.2. Fluctuación en la temporización
Los repetidores no pueden evitar los errores de temporización , por lo que cuando hay muchos repetidores , estos errores se pueden agrandar y dar lugar a errores en los datos . Una forma de paliar esta situación es que los repetidores tengan circuitos de control de temporización .
9.3.3. Problemas potenciales en el anillo
El problema principal es la rotura de un enlace o el fallo de un repetidor , lo que implica que el resto del anillo quedará inservible . Además , cada vez que se introduzca un nuevo repetidor , habrá que adaptar a sus vecinos .
9.3.4. Arquitectura en estrella-anillo
Para solucionar los errores propios de la topología de anillo , se pueden utilizar híbridos de estrella-anillo , de forma que los posibles errores se pueden localizar . Además , se facilita la incorporación de nuevos repetidores .
9.3.5. Bus frente a anillo
Para grandes LAN , lo mejor es usar banda ancha en bus o árbol .
El método más barato para LAN pequeñas es la banda base , pero en anillo se pueden cubrir mayores distancias con menores errores .
En anillo , la fibra óptica es más efectiva que en bus y además , los enlaces punto a punto en anillo son más sencillos que los multipunto en las demás .
9 . 4 . LAN en estrella
9.4.1. LAN en estrella con pares trenzados
El par trenzado es más barato que el cable coaxial , pero esto es aparente ya que la mayor parte del costo es de instalación , que es similar para los dos tipos de cable . Por lo que se tiende a utilizar coaxial ya que tiene mejores prestaciones .
Pero la gran difusión de los cables para teléfonos , que son pares trenzados , ha provocado que para pequeñas LAN , sea el tipo de cable más utilizado . Y estas LAN son generalmente topologías en estrella ( oficinas con terminales y un repetidor central ) . Cada estación tiene un cable de salida hacia el repetidor central y otro de entrada desde éste . Este esquema se comporta como una topología en bus , y por tanto puede haber colisiones de mensajes , para lo cuál se divide el sistema en subsistemas a los cuáles sólo algunas estaciones tienen acceso .
9.4.2. Estrella de fibra óptica
Hay conectores en los cuáles , la fibra óptica se comporta igual que los pares trenzados , lo cuál reporta los mismos problemas de colisiones de mensajes que el sistema anterior .
10 . REDES DE AREA LOCAL ( LAN )
10 . 1 . Ethernet y ethernet de alta velocidad ( CSMA / CD )
Estas redes utilizan banda base sensible a la portadora y detección de colisiones . Algunas utilizan banda ancha . El estándar más utilizado es el IEEE 802.3 .
10.1.1. Control de acceso al medio en IEEE 802.3
En estas redes , no hay un tiempo preestablecido de acceso al medio sino que cualquier estación puede acceder a él de forma aleatoria . Los accesos son de tipo competitivo .
La técnica más antigua utilizada es la ALOHA , que consiste en que si una estación quiere transmitir una trama , lo hace y espera el tiempo suficiente para que la estación de destino le de tiempo para confirmar la llegada de la trama . Si no llega la confirmación en ese tiempo , la estación vuelve a enviar la trama . Este proceso lo repite hasta que o bien recibe la confirmación o bien lo ha intentado una serie determinada de veces sin conseguir la confirmación . La estación receptora recibe la trama y si detecta que no hay error ( mediante unos códigos ) envía una confirmación . Puede ocurrir que dos tramas se interfieran ( colisión ) y entonces las dos son rechazadas , es decir que el receptor no envía confirmación .
El sistema ALOHA , aunque es muy sencillo , permite pocas cargas en la red ya que si hay muchas tramas circulando a la vez , la probabilidad de que interfieran ( y sean erróneas ) es muy grande .
La eficiencia de ALOHA es grande cuando las distancias entre estaciones es poca , ya que podría implementarse un mecanismo para que todas las estaciones dejaran de transmitir cuando una trama circulara por la red ( ya que la espera sería muy pequeña al ser la distancia poca ) . A esta técnica más sofisticada se le llama CSMA .
Es decir , con CSMA , la estación que desee transmitir escucha el medio para ver si hay ya una trama en él , y si no la hay emite su trama y espera confirmación para cerciorarse de que ha llegado a su destino correctamente . Las colisiones sólo se producirán si dos estaciones emiten tramas casi en el mismo instante .
Para evitar esta última ineficiencia , CSMA hace :
De esta forma , CSMA sólo desaprovecha el tiempo en que se tarda en detectar una colisión . Dependiendo de la técnica de transmisión , la detección de colisión cambia .
10.1.2. Especificaciones IEEE 802.3 a 10 Mbps ( Ethernet )
10.1.3. Especificaciones IEEE 802.3 a 100 Mbps ( Ethernet a alta velocidad )
S4e utiliza MAC , dos enlaces físicos entre nodos ( cada uno en una dirección ) , pares trenzados apantallados o no apantallados de alta calidad o fibra óptica ., topología en estrella , codificación FDDI .
10 . 2 . Anillo con paso de testigo y FDDI
10.2.1. Control de acceso al medio ( MAC ) en IEEE 802.5
Este método consiste en que existe una trama pequeña llamada testigo , que circula por la red cuando no hay ninguna estación transmitiendo . Cuando una estación desea transmitir , cuando le llega el testigo , lo coge , le cambia un cierto bit y le añade la trama de datos . Después envía la trama obtenida a su destino . Como el testigo ya no existe , las demás estaciones no pueden trasmitir . Cuando la trama enviada da toda la vuelta a la red , es captada otra vez por el emisor y éste introduce un nuevo testigo en la red . De esta forma , ya es posible que otra estación pueda emitir .
Para baja carga de la red , este sistema es poco eficiente , pero para cargas altas , es similar a la rotación circular , sistema muy eficiente y equitativo .
Una desventaja seria es que se pierda el testigo , en cuyo caso toda la red se bloquearía .
Los bits que se modifican en el anillo indican si la trama que acompaña al anillo ha llegado a su destino , si no ha llegado o si ha llegado pero no se ha copiado . Esta información de control es muy importante para el funcionamiento del sistema .
10.2.2. Prioridad en redes en anillo con paso de testigo
La trama consta de una campo de reserva de trama y un campo de prioridad de la propia trama , además de otros campos de control de errores y de los datos .
Este estándar admite la posibilidad de utilizar prioridades .El algoritmo es :
10.2.3. Especificación de la capa física de IEEE 802.5
Se utiliza un par trenzado apantallado con codificación Manchester Diferencial .
10.2.4. Control de acceso al medio en FDDI
FDDI no contiene bits de prioridad ni de reserva .
FDDI , cuando recibe una trama de testigo , lo cancela y no lo repite hasta que no ha enviado sus tramas de datos ( por lo que no es posible implementar prioridades de esta forma ) . FDDI envía un testigo de liberalización cuando ha enviado su última trama de datos , aun cuando no la haya recibido de vuelta del anillo . Mediante unos bits concretos en la trama . el emisor puede detectar que la trama ha sido recibida , que no lo ha sido con éxito o que la estación de destino no existe .
Para permitir algún tipo de compartición de la red entre todas las estaciones , éstas pueden solicitar su inclusión en un turno de rotación de tiempo de acceso síncrono ( igual para todas las estaciones que están "dadas de alta " en este sistema ) . Además , se mantiene el tipo de acceso asíncrono con paso de testigos .
La topología es en anillo . Se utiliza fibra óptica o pares trenzados apantallados o sin apantallar .
11 . PUENTES
11 . 1 . Funcionamiento de los puentes
Los puentes son mecanismos para conectar varias LAN . Generalmente conectan LAN con idénticos protocolos de capa física y de acceso al medio ( MAC ) . Se podría pensar en construir una LAN grande en vez de conectar varias LAN mediante puentes , pero :
11.1.1. Funciones de un puente
Los puentes , al conectar dos LAN con el mismo protocolo MAC , no cambian el contenido de las tramas ; su única función es captar las tramas de una LAN y repetirlas en la otra LAN , sin modificarlas .
Los puentes deben tener una memoria temporal para albergar las tramas a intercambiar de LAN .
Además , los puentes deben conocer el direccionamiento suficiente para saber qué tramas van a una LAN y qué otras va a otra LAN .
Los puentes deben tener capacidad de interconectar más de dos LAN .
Desde el punto de vista de cada estación , todas las demás estaciones están en su misma LAN y es el puente el encargado de encaminar las tramas .
Otras funciones adicionales que pueden tener los puentes son encaminamientos hacia otros puentes , y de esta forma pueden saber los costes para llegar de unas estaciones a otras . . Además , los puentes temporales pueden tener memorias donde guardar tramas a la espera de envío cuando hay saturación en las líneas .
11.1.2. Arquitectura del protocolo de puentes
Los puentes realizan su actividad en la capa de acceso al medio . Por lo tanto , su única funciones encaminar la trama a la LAN de destino , sin añadir ninguna información adicional a la trama suministrada por la MAC del emisor .
11 . 2 . Encaminamiento con puentes
Hay puentes que sólo se encargan de retransmitir tramas a LAN de destino , sin realizar encaminamiento . Pero hay puentes que realizan encaminamiento .
El encaminamiento es necesario cuando los puentes conectan más de dos LAN . Esto es así porque hay que decidir si las tramas , para llegar a su destino , deben de ser encaminadas hacia ciertas LAN o hacia otras ( ya que habrá LAN que no lleven la trama a su destino ) .
También puede ocurrir que falle un camino hacia una estación de destino , de forma que el puente debe de hacerse cargo de este fallo e intentar encaminar las tramas hacia otros caminos que no fallen . Es decir que el puente debe de ser capaz de alterar sus encaminamientos previstos para adaptarse a la incidencias en las redes que conecta .
11.2.1. Encaminamiento estático
Los puentes tienen de antemano unas rutas predefinidas para el tránsito de tramas , y en el caso de que haya dos caminos posibles , se selecciona generalmente el de menos saltos .Cada puente debe tener una matriz para saber los encaminamientos dependiendo de a qué estación se desee enviar la trama . Es decir que por cada LAN que conecta el puente , debe de haber una columna y tantas filas como estaciones contenga esa LAN .
Una vez realizado esto , es fácil encaminar las tramas a las LAN de destino .
El inconveniente principal de estos puentes es su limitación para adaptarse a condiciones cambiantes , aunque tiene ventajas en cuanto a sencillez y bajo coste .
11.2.2. Encaminamiento con árbol de expansión
Estos puentes automatizan un proceso de creación de tablas de encaminamiento actualizadas . Es decir , su información cambia dinámicamente .
Hay tres procesos en la creación del árbol de expansión :
11.2.3. Encaminamiento en el origen
La norma IEEE 802.5 ha creado un estándar en el que la estación de origen incluye ya en la trama el encaminamiento , y el puente sólo debe leerlo para saber si debe retransmitir la trama o no . Sus características principales son :
La norma IEEE sólo utiliza la opción 3 . Cada estación origen envía una trama de control a una estación de destino de forma que cuando ésta recibe la trama , responde informando sobre el camino que ha seguido esta trama . De esta forma , de todas las respuestas recibidas por la trama origen , selecciona la más idónea y la guarda en su base de datos para las siguientes tramas .
12 . PROTOCOLOS Y ARQUITECTURA
12 . 1 . Protocolos
12.1.1. Características
Un protocolo es el conjunto de normas para comunicarse dos o más entidades ( objetos que se intercambian información ) . Los elementos que definen un protocolo son :
Las características más importantes de un protocolo son :
12.1.2. Funciones
Hay ciertas desventajas en la utilización de segmentos :
Además de estas direcciones globales , cada estación o terminal de una subred debe de tener una dirección de subred ( generalmente en el nivel MAC ) .
Hay ocasiones en las que se usa un identificador de conexión ; esto se hace así cuando dos estaciones establecen un circuito virtual y a esa conexión la numeran ( con un identificador de conexión conocido por ambas ) . La utilización de este identificador simplifica los mecanismos de envío de datos ya que por ejemplo es más sencillo que el direccionamiento global .
Algunas veces se hace necesario que un emisor emita hacia varias entidades a la vez y para eso se les asigna un direccionamiento similar a todas .
12 . 2 . OSI
12.2.1. El modelo
El sistema de comunicaciones del modelo OSI estructura el proceso en varias capas que interaccionan entre sí . Un capa proporciona servicios a la capa superior siguiente y toma los servicios que le presta la siguiente capa inferior .
De esta manera , el problema se divide en subproblemas más pequeños y por tanto más manejables .
Para comunicarse dos sistemas , ambos tienen el mismo modelo de capas . La capa más alta del sistema emisor se comunica con la capa más alta del sistema receptor , pero esta comunicación se realiza vía capas inferiores de cada sistema .La única comunicación directa entre capas de ambos sistemas es en la capa inferior ( capa física ) .
Los datos parten del emisor y cada capa le adjunta datos de control hasta que llegan a la capa física . En esta capa son pasados a la red y recibidos por la capa física del receptor . Luego irán siendo captados los datos de control de cada capa y pasados a una capa superior . Al final , los datos llegan limpios a la capa superior .
Cada capa tiene la facultad de poder trocear los datos que le llegan en trozos más pequeños para su propio manejo . Luego serán reensamblados en la capa paritaria de la estación de destino .
12.2.2. Normalización dentro del modelo OSI
El proceso de descomposición del problema de comunicaciones en capas hace posible la normalización de cada capa por independiente y la posible modificación de una capa sin afectar a las demás .
Es preciso el empleo de normalizaciones para que dos sistemas puedan conocerse y poder comunicarse con plena exactitud , sin ambigüedades .
Para que dos capas de dos sistemas se puedan comunicar es necesario que estén definidas las mismas funciones en ambos , aunque el cómo se implementen en la capa inferior de cada sistema sea diferente .
12.2.3. Primitivas de servicio y parámetros
Las capas inferiores suministran a las superiores una serie de funciones o primitivas y una serie de parámetros . La implementación concreta de estas funciones está oculta para la capa superior ., ésta sólo puede utilizar las funciones y los parámetros para comunicarse con la capa inferior ( paso de datos y control ) .
12.2.4. Las capas de OSI
12 . 3 . Arquitectura de protocolos TCP / IP
Hay una serie de razones por las que los protocolos TCP/IP han ganado a los OSI :
12.3.1. El enfoque TPC/IP
La filosofía de descomposición del problema de la comunicación en capas es similar que en OSI . El problema de OSI es que en una capa , todos los protocolos deben de tener un funcionamiento similar además de utilizar las funciones definidas en la capa inferior y de suministrar funciones a la capa superior . De esta forma , en OSI , dos sistemas deben tener en la misma capa los mismos protocolos .
TCP/IP permite que en una misma capa pueda haber protocolos diferentes en funcionamiento siempre que utilicen las funciones suministradas por la capa inferior y provean a la superior de otras funciones .
En OSI , es imprescindible el pasa de una capa a otra pasando por todas las intermedias . En TCP/IP esto no se hace imprescindible y es posible que una capa superior utilice directamente a cualquier capa inferior y no siempre pasando por las intermedias . Por ejemplo , en TCP/IP , una capa de aplicación puede utilizar servicios de una capa IP .
12.3.2. Arquitectura de protocolos TCP/IP
Aunque no hay un TCP/IP oficial , se pueden establecer 5 capas :
12.3.3. Funcionamiento de TCP e IP
IP está en todos los computadores y dispositivos de encaminamiento y se encarga de retransmitir datos desde un computador a otro pasando por todos los dispositivos de encaminamiento necesarios .
TCP está implementado sólo en los computadores y se encarga de suministrar a IP los bloques de datos y de comprobar que han llegado a su destino .
Cada computador debe tener una dirección global a toda la red . Además , cada proceso debe tener un puerto o dirección local dentro de cada computador para que TCP entregue los datos a la aplicación adecuada .
Cuando por ejemplo u computador A desea pasar un bloque desde una aplicación con puerto 1 a una aplicación con puerto 2 en un computador B , TCP de A pasa los datos a su IP , y éste sólo mira la dirección del computador B , pasa los datos por la red hasta IP de B y éste los entrega a TCP de B , que se encarga de pasarlos al puerto 2 de B .
La capa IP pasa sus datos y bits de control a la de acceso a la red con información sobre qué encaminamiento tomar , y ésta es la encargada de pasarlos a la red .
Cada capa va añadiendo bits de control al bloque que le llega antes de pasarlo a la capa siguiente . En la recepción , el proceso es el contrario .
TCP adjunta datos de : puerto de destino , número de secuencia de trama o bloque y bits de comprobación de errores .
IP adjunta datos a cada trama o bloque de : dirección del computador de destino , de encaminamiento a seguir .
La capa de acceso a la red adhiere al bloque : dirección de la subred de destino y facilidades como prioridades .
Cuando el paquete llega a su primera estación de encaminamiento , ésta le quita los datos puestos por la capa de acceso a la red y lee los datos de control puestos por IP para saber el destino , luego que ha seleccionado la siguiente estación de encaminamiento , pone esa dirección y la de la estación de destino junto al bloque y lo pasa a la capa de acceso a la red .
12.3.4. Interfaces de protocolo
Hay muchas aplicaciones que no requieren todos los protocolos y pueden utilizar sólo algunos sin problemas .
12.3.5. Las aplicaciones
Hay una serie de protocolos implementados dentro de TCP/IP :
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13 . INTERCONEXION ENTRE REDES
13 . 1 . Principios de la interconexión entre redes
13.1.1. Requisitos
Para esto , los sistemas se tienen que acomodar a las diferencias entre las redes con :
13.1.2. Enfoques sobre la arquitectura
El modo de funcionamiento ( en datagramas o en circuitos virtuales ) determina la arquitectura de la red .
Para los usuarios emisor y receptor , parece que la conexión es punto a punto . Para hacer esto posible , la capa de red del emisor , receptor y sistemas intermedios deben de proporcionar funciones similares .
En cada unidad de encaminamiento se decide el mejor camino a seguir por cada bloque , independientemente de que pertenezca al mismo emisor y al mismo destino . Para esto , es necesario que todos los sistemas emisor , receptor e intermedios tenga un protocolo similar de red ( IP ) .
13 . 2 . Interconexión entre redes sin conexión
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13.2.1. Operación de un esquema de interconexión sin conexiónIP proporciona un servicio sin conexión ( con datagramas ) con las siguientes ventajas :
Ejemplo : sean dos sistemas ( A y B ) que pertenecen a dos redes distintas conectadas por medio de otra red WAN . La red WAN es de conmutación de paquetes . Los sistemas A y B deben de tener el mismo protocolo IP de red e idénticos protocolos superiores ( de transporte y de aplicación ) . Los dispositivos de encaminamiento sólo deben de implementar las capas de red e inferiores . El protocolo IP de A recibe bloques de datos y les añade una cabecera de dirección global de red ( dirección de red de la estación B ) . De esta forma , se construye un datagrama . Este datagrama se pasa a la red y es recibido por el primer sistema de encaminamiento que lee la cabecera IP y pone la cabecera necesaria para poder ser leído por la WAN . La WAN lo recibe y lo pasa al sistema de encaminamiento que lo va a guiar a la estación final . Este sistema de encaminamiento quita la cabecera de la WAN y pone la de IP para enviarlo al sistema final donde llegará a su protocolo IP ( y será pasado sin cabecera IP a su capa superior ) . Bajo el protocolo IP está el LLC , el MAC y el físico . Cada uno de estos protocolos va añadiendo su propia cabecera que será quitada y puesta otra vez por cada uno de los sistemas de encaminamiento . El sistema final hace lo mismo . Cuando un dispositivo de encaminamiento lee la cabecera IP del datagrama que tiene que encaminar y no sabe dónde enviarlo , devuelve un datagrama con la información del error .
Cada nueva unidad de datos se pone en cola de su capa inferior hasta que le llega el turno de ser enviada . Si hay dos redes conectadas por un sistema de encaminamiento , éste puede desechar datagramas de su cola para así no perjudicar la red más rápida esperando datagramas de la más lenta .
IP no garantiza que los datos lleguen a su destino y en orden , es TCP la que se encarga de esto .
IP , al no garantizar el orden y llegada de datos , funcionará con cualquier tipo de red ya que los datos pueden seguir caminos múltiples antes de llegar a su destino . Esto le permite además , cambiar de rutas cuando hay congestión o algún tipo de compatibilidad .
13.2.2. Cuestiones de diseño
La arquitectura de interconexión de redes es similar , en su ámbito , a la arquitectura de red de conmutación de paquetes . Los dispositivos de encaminamiento son similares en su funcionamiento a los nodos de conmutación de paquetes y usan las redes intermedias de una forma semejante a los enlaces de transmisión .
13 . 3 . El protocolo Internet
13.3.1. Servicios IP
Los servicios que proporciona IP a TCP son : Send ( envío ) y Deliver ( entrega ) .
TCP utiliza Send para solicitar el envío de una unidad de datos y Delive es utilizada por IP para notificar a TCP que una unidad de datos ha llegado . Los campos incluidos en estas dos llamadas son : dirección origen y destino de los datos , usuario IP , identificador de bloque de datos , indicador sobre si está permitida la segmentación del bloque , tipo de servicio , tiempo de vida , longitud de los datos , datos . Algunos campos no son necesarios para Deliver .
El tipo de servicio solicitado puede ser de encaminamiento lo más rápido posible , lo más seguro posible , prioridad , etc...
13.3.2. Protocolo IP
El datagrama tiene varios campos , entre los que se encuentran :
13.3.3. Direcciones IP
La dirección de origen y destino en la cabecera IP es una dirección global de Internet de 32 bits . De estos 32 bits , algunos identifican al computador y el resto a la red . Estos campos son variables en extensión para poder ser flexibles al asignar direcciones de red . Hay diferentes tipos de redes que se pueden implantar en la dirección de red . Unas son grandes ( con muchas subredes ) , otras medianas y otras pequeñas . Es posible y adecuado mezclar en una dirección los tres tipos de clases de redes .
13.3.4. El protocolo de mensajes de error de Internet ( ICMP )
Este protocolo es utilizado para enviar mensajes en caso de error . Por ejemplo , cuando un datagrama no puede llegar a su destino , cuando llega con error , cuando el dispositivo de encaminamiento no tiene espacio de almacenamiento suficiente , etc...
ICMP , aunque está en el mismo nivel que IP , le pasa sus mensajes a IP para encapsularlos y enviarlos a su destino ( en forma de datagrama , por lo que no se asegura que llegue a su destino ) . Los datagramas suministrados por ICMP contienen su cabecera y parte de los datos del datagrama erróneo para que el IP que los reciba sepa qué protocolos había implicados en el error .
Los casos de error más habituales son que no se encuentre el destino , que se haga necesaria la segmentación pero esté prohibida por el propio datagrama , que haya pasado el tiempo permitido para el envío , que el destinatario no pueda procesar aún el datagrama porque esté sobrecargado de trabajo ( el emisor debe de disminuir la velocidad de envío cuando reciba el mensaje de error ) , etc...
Además de los mensajes de error , son posibles mensajes de control para por ejemplo establecer una conexión , para saber si es posible una conexión con una determinada dirección ( el mensaje llega al destinatario y es devuelto con una confirmación o denegación de posibilidad de conexión ) , para comprobar el tiempo de propagación de datos através de un camino , etc...
14 . PROTOCOLOS DE TRANSPORTE
14 . 1 . Servicios de transporte
Los servicios de transporte son aquellas funciones y datos que suministra el protocolo a los usuarios ( ya sean aplicaciones u otras entidades ) de la capa superior .
14.1.1. Tipo de servicio
Hay servicios orientados a conexión ( mediante datagramas generalmente ) y no orientados a conexión ( pueden ser circuitos virtuales ) . Generalmente , un servicio orientado a conexión es más seguro y proporciona detección de errores y secuencialidad ( como en capas más inferiores ) . Pero hay casos en que un servicio no orientado a conexión es más apropiado , como por ejemplo :
14.1.2. Calidad del servicio
La calidad del servicio es una función que el usuario de la capa de transporte puede solicitar a esta . Por ejemplo , prioridades , retardos mínimos , niveles bajos de error , etc... Estas funciones las puede solicitar el usuario final y deben ser tratadas por la capa de transporte y si no puede , se las debe solicitar a la siguiente capa ( la de internet y así hacia abajo ) .
Por ejemplo , el protocolo de transferencia de ficheros ( FTP ) requiere un gran rendimiento , el protocolo de transacción necesita un retardo bajo ( consultas en bases de datos ) , el protocolo para correo electrónico requiere niveles de prioridad , etc...
TCP implementa esta capacidad de optar por varias calidades de servicio , pero OSI optó por suministrar protocolos diferentes para diferentes tipos de tráfico .
14.1.3. Transferencia de datos
TCP debe suministrar modo duplex , aunque también se debe suministrar simplex y semiduplex .
14.1.4. Interfaz de usuario
Aunque no es conveniente la normalización del interfaz de usuario con el TCP ( ya que es mejor adaptarla al entorno concreto del usuario ) , conviene que la interfaz evite que el usuario sobrecargue o colapse al protocolo de transporte con datos .
14.1.5. Supervisión de la conexión
TCP se encarga ( en servicios orientados a conexión ) del establecimiento y corte de la conexión , pero sería conveniente que el usuario pudiera en cierta medida tomar las riendas de inicio y corte de conexión , siempre y cuando no se pierdan datos por interrupciones del usuario .
14.1.6. Transporte rápido
Este es un servicio que permite enviar datos urgentemente , de forma que adelante en su llegada a otros menos urgentes . TCP debería implementar este servicio además del típico de prioridades .
14.1.7. Informe de estado
TCP debe suministrar al usuario información sobre prestaciones de conexión , direcciones de red , tipo de protocolo en uso , estado de la máquina , etc...
14.1.8. Seguridad
TCP puede suministrar control sobre accesos , verificaciones de conexión , encriptado y desencriptado de datos , etc...
14 . 2 . Mecanismos del protocolo de transporte
14.2.1. Servicio de red seguro con seguimiento
Supongamos que un servicio de red acepta bloques de datos de tamaño arbitrario y los envía con seguridad del 100% . Si esto es así , TCP es muy sencillo :
Una pregunta que debe responderse es ¿ cómo sabe el usuario la dirección del usuario de destino ? . Bien el usuario sabe la dirección , bien la dirección está establecida de antemano y es conocida , bien utilizando un servidor de nombres o bien el destino es un servicio general que se conoce y cuando es requerido , da la dirección del destino solicitado .
14.2.2. Servicios de red seguros
La seguridad implica que los segmentos no se pierdan y que lleguen en la secuencia correcta . En esta capa es complicado asegurar la llegada y la secuencialidad de los segmentos . Para comprender esto , veamos siete aspectos relacionados :
14 . 3 . Protocolo de control de transmisión ( TCP )
En la capa de transporte se especifican dos protocolos que son el TCP ( protocolo de control de transmisión ) y UDP ( protocolo datagrama de usuario ) . El TCP es un protocolo orientado a transmisión y el UDP es no orientado a transmisión . Veamos el TCP :
14.3.1. Servicios TCP
TCP proporciona una comunicación segura a través de diversos tipos de redes y conjuntos de redes interconectadas . TCP garantiza seguridad ( todos los datos llegarán a su destino ) y precedencia ( se garantiza que el orden de envío se establecerá correctamente en el destino ) .
Hay dos funciones que proporciona TCP :
TCP suministra más primitivas y parámetros que IP .
14.3.2. Formato de la cabecera TCP
La cabecera de segmento de TCP es única y de un gran tamaño . Entre sus campos , destacan : puerto de origen , puerto de destino , número de secuencia , número de confirmación , longitud de cabecera , indicadores , ventana , suma de verificación , puntero urgente , etc...
Los puertos son aquellos usuarios que comparten la misma capa de transporte , a cada uno de ellos se le asigna un número único de puerto .
El sistema de confirmación sigue el principio llamar a cada segmento según el número de orden de bytes que tenga , es decir que si un segmento mide 1000 bytes , al primero se le llama segmento 0 y al siguiente segmento 1000 , etc...
Como TCP trabaja con IP , algunos campos son pasados a IP y formarán parte de la cabecera de IP y no en la de TCP .
14.3.3. Mecanismos de TCP
14.3.4. Opciones en los criterios de implementación de TCP
TCP deja cierta libertad para utilizar una serie de implementaciones diferentes :