Contenido
Que es
un protocolo??
Protocolo:
Es el conjunto de normas y reglas, organizadas y convenidas de mutuo acuerdo
entre todos los participantes en una comunicación.
Su misión es: hacer que la comunicación entre todos los ordenadores de
una red que están usando ese protocolo sea compatible y regular algún aspecto
de la misma. Estos protocolos son estandarizados por las asociaciones u
organizaciones de estandarización, y los fabricantes toman en cuenta estos estándares
para la realización de dispositivos tele-informáticos.
Que son las capas??
Capas:
Las redes de ordenadores, proveen al usuario de una serie de servicios, e
internamente poseen unas funciones. Todo esto es realizado por las capas o
niveles de la arquitectura que posee el tipo de red. Las arquitecturas de las
redes tienen una serie de capas superpuestas, una encima de otra, en la que cada
una desempeña su función.
Funciones y características de las capas:
-Permiten fraccionar el desarrollo del prottocolo, que usa.
-Las capas facilitan el entendimiento del ffuncionamiento global de un protocolo.
-Facilitan las compatibilidades, tanto de ssoftware como hardware de los
distintos ordenadores conectados.
-Las arquitectura o estructuras de capas soon flexibles a la hora de modificarlas.
•En
lugar de usar el hardware de red directamente, las redes usan módulos de
software que ofrecen interfaces de alto nivel para desarrollar aplicaciones.
Los
Protocolos de red: son un conjunto de reglas que especifican el formato de los
mensajes y las acciones apropiadas en cada caso para transferir información
entre computadores.
Las
familias de protocolos ocurre cuando En lugar de tener un solo
protocolo gigante que especifique todos los detalles de todas las formas
posibles de comunicación El problema de la comunicación entre computadores es
divido en subpartes. Así los protocolos son más fáciles de diseñar, analizar,
implementar, y probar. (Esta es básicamente la aplicación de la idea de diseño
estructurado de software. También se puede aplicar al hardware)
•Esta
partición el problema da origen a un conjunto de protocolos relacionados
llamados Familias de Protocolos.
PLAN
PARA DISEÑO DE PROTOCOLOS
Se
han diseñado varias herramientas para ayudar a los diseñadores de protocolos a
entender las partes del problema de comunicación y planear la familia de
protocolos. Una de estas herramientas y la mas importante es el modelo de
capas esto es solo una manera de dividir el problema de la comunicación en
partes llamadas capas. La familia de protocolos puede diseñarse especificando
un protocolo que corresponda a cada capa.
La
organización internacional de Normalizacion OSI definio uno de los modelos mas
importantes y el mas utilizado el
modelo de siete capas.
|
Aplicación |
Capa
7 |
|
Presentación |
Capa
6 |
|
Sesion |
Capa
5 |
|
Transportación |
Capa
4 |
|
Red |
Capa
3 |
|
Enlace
de datos |
Capa
2 |
|
fisica |
Capa
1 |
LAS
SIETE CAPAS
Aunque
los conceptos sobre el diseño de protocolos han cambiado en los 20 años
transcurridos desde el desarrollo del modelo OSI y muchos protocolos modernos no
encajan en el modelo anterior, prevalece buena parte de la terminología de la
OSI.
El
modelo OSI es conocido porque ofrece una explicación sencilla de la relación
entre los complejos componentes de hardware y de protocolo de red. En el modelo
OSI, la capa inferior corresponde al hardware y las capas sucesivas al software
que usa la red.
El software de red consiste en programas informáticos que establecen protocolos, o normas,
para que las computadoras se comuniquen entre sí. Estos protocolos se aplican
enviando y recibiendo grupos de datos formateados denominados paquetes. Los
protocolos indican cómo efectuar conexiones lógicas entre las aplicaciones de
la red, dirigir el movimiento de paquetes a través de la red física y
minimizar las posibilidades de colisión entre paquetes enviados simultáneamente.
|
7 |
APLICACIÓN |
Se entiende directamente con el usuario final,
al proporcionarle el servicio de información distribuida para soportar
las aplicaciones y administrar las comunicaciones por parte de la capa de
presentación. |
|
6 |
PRESENTACIÓN |
Permite a la capa de aplicación interpretar
el significado de la información que se intercambia. Esta realiza las
conversiones de formato mediante las cuales se logra la comunicación de
dispositivos. |
|
5 |
SESIÓN |
Administra el diálogo entre las dos
aplicaciones en cooperación mediante el suministro de los servicios que
se necesitan para establecer la comunicación, flujo de datos y conclusión
de la conexión. |
|
4 |
TRANSPORTE |
Esta capa proporciona el control de extremo a
extremo y el intercambio de información con el nivel que requiere el
usuario. Representa
el corazón de la jerarquía de los protocolos que permite realizar el
transporte de los datos en forma segura y económica. |
|
3 |
RED |
Proporciona
los medios para establecer, mantener y concluir las conexiones conmutadas
entre los sistemas del usuario final. Por lo tanto, la capa de red es la más
baja, que se ocupa de la transmisión de extremo a extremo. |
|
2 |
ENLACE |
Asegura con confiabilidad del medio de
transmisión, ya que realiza la verificación de errores, retransmisión,
control fuera del flujo y la sequenciación de la capacidades que se
utilizan en la capa de red. |
|
1 |
FISICO |
Se encarga de las características eléctricas,
mecánicas, funcionales y de procedimiento que se requieren para mover los
bits de datos entre cada extremo del enlace de la comunicación. |
Cuando se diseña de acuerdo con un modelo de capas, el protocolo se apega a la organización en capas. El protocolo de cada computadora se divide e modulos, de los que cada uno corresponde a una capa. Es mas, las capas determinan la sinteraccioenes entre los modulos: en teoria, cuando
el software de protocolo envia o recibe datos, cada modulo solo se comunica con el modulo de la siguiente capa mas alta y el de la siguiente mas baja. Asi los datos de salida pasan hacia abajo en cada capa y los de entrada suben por cada capa.
Sibujos
staks
Como
se muestra en la figura cada computadora contiene el software de una familia de
protocolos. Los proveedores usan el termino pila para referirse a este software,
puesto que el modelo de capas del que se construye muchas veces se dibuja como
un grupo de rectángulos.
A continuación se enlistan seis pilas de protocolos conocidas
|
proveedor |
pila |
|
Novell
corporation |
NETWARE |
|
Banyan systems
corporation |
VINES |
|
Apple computer
corporation |
APPLE TALK |
|
Digital
Euipment corporation |
DECNET |
|
iBM |
SNA |
|
Varios
proveedorres |
TCP/IP |
•Debido
a la estructura de capas, es común referirse al modelo de capas como (pila).
•Debido
a que cada pila fue diseñada
independientemente, protocolos de diferentes pilas no pueden interactuar con los
de otro.
Como
se ha dicho con anterioridad cada capa de software de protocolo resuelve una
parte del problema de comunicación, para hacerlo, el software de cada capa de
la computadora transmOSIra también agrega información a los datos de salida y
el software de la misma capa de la computadora receptora usa la información
adicional para procesar los datos de entradas.
En general, cada capa one información adicionalen la cabecera antes de enviar los datos a una capa inferior, por lo tanto un cuadro que Viaja por una
red
contiene una serie de cabeceras anidadas como se ilustra continuación
 |
Cabeceras
de protocolo anidadas que aparecen en un cuadro a medida que viaja por una red.
Cada protocolo agrega una cabecera al cuadro de salida.
Explicación del diagrama:
la
cabecera que corresponde al protocolo de mas bajo nivel sucede primero. En el
modelo de capas OSI, la cabecera del protocolo de enlace de datos ocurre primero.
Aunque la capa 1 especifica las señales eléctricas u ópticas para la
transmisión de cuadros no agrega cabeceras de la misma manera que las demás
capas.
BASE CIENTÍFICA DE LAS CAPAS
La importancia de las capas proviene de un principio sencillo
conocido como principio de capas:
La
capa N de la computadora destino debe recibir el mismo mensaje enviado por el
software de capa N del transmOSIr.
Se
han visto algunos de los problemas que surgen en los sistemas de comunicación y
la manera en que los protocolos resuelven algunos. Algunos protocolos hacen mas
que detectar errores: se esfuerzan por reparar o dar la vuelta a los problemas,
en resumen los protocolos de transportación usan varias herramientas para
manejar los problemas de comunicación mas complicados.
Los
sistemas de red sin conexiones que cambian sus rutas pueden entregar los paquetes
fuera de orden , una
secuencia de paquetes
y recuerde que las redes
intentan usar la trayectoria mas corta
disponible . Si queda disponible una trayectoria mas corta después
de la transmisión de
paquete i de
la secuencia, la red puede
enviar el paquete i+1 por la trayectoria mas corta por lo que llegara mas pronto
que el paquete i.
Para
manejar las entregas fuera de orden,
los protocolos de transportación
se sirven de la secuenciación: el
lado transmOSIr agrega un numero de
secuencia a cada paquete y el lado
receptor almacena un numero de secuencia del ultimo paquete recibido en orden , así como una lista
de los paquetes que llegaron fuera
de orden . Al llegar un paquete, el
receptor examina su numero de
secuencia para decidir el trato que ha de darle.
Si
es el siguiente ( es decir, si ha llegado en orden) , el protocolo lo
entrega a la siguiente capa superior y busca en su lista paquetes adicionales que también pueda entregar. Si ha llegado
fuera de orden , el protocolo agrega el paquete a la lista.
SECUENCIACION PARA ELIMINAR PAQUETES
DUPLICADOS
El hardware con fallas puede causar
la duplicación de paquetes,, que con frecuencia aparece en las WAN, pero que
también puede ocurrir en las LAN. Por ejemplo, la falla de un tranceptor de una
LAN que usa CSMA / CD puede hacer que el receptor detecte una transmisión
valida cuando el transmOSIr ve una colisión. Como resultado, el transmOSIr
retrocederá de la colisión y
retransmitirá, con lo que llegaran dos copias del cuadro al receptor.
La
secuenciación resuelve el problema de la duplicación. El software receptor
busca duplicados cuando examina el numero de secuencia de cada paquete que llega.
Si ya ha sido entregado o la secuencia es igual a la de algún paquete de la
lista de espera, se descarta la copia nueva.
RETRANSMISION DE PAQUETES PERDIDOS
La perdida de paquetes es
un problema fundamental de las redes porque los errores de transmisión pueden
corromper los bits e invalidar el cuadro. Al detectar tales problemas, el
receptor lo descarta. Para garantizar la transferencia confiable, los protocolos
usan acuse de recibo positivo con retransmisión. Cada vez que llega intacto un
cuadro, el protocolo receptor regresa un mensaje que informa de la recepción
exitosa. Se conoce el mensaje como acuse de recibo. El transmOSIr se hace
responsable de que cada paquete se transfiera con éxito. Al enviar un paquete,
el protocolo transmOSIr inicia un cronometro, si el acuse de recibo llega antes
de terminar el cronometro, el software lo cancela, si expira antes de su llegada,
envía otra copia del paquete y reinicia el cronometro, la acción de enviar
otra copia se llama retransmitir y la copia retransmisión.
La
retransmisión no puede tener éxito si una falla de hardware ha desconectado la
red o si la computadora receptora se ha caído. Por lo tanto, los protocolos se
retransmiten mensajes suelen limitar la cantidad máxima de retransmisiones.
Cuando se alcanza el limite, cesa la retransmisión y se declara que es
imposible la comunicación.
PREVENCION
DE REPETICIONES CAUSADAS POR RETARDO EXCESIVO
El método de almacenamiento y reenvió es
una fuente de retardo de los sistemas de conmutación de paquetes. Al llegar un
paquete al conmutador, se coloca en una cola. Si han llegado varios paquetes a
mayor velocidad de la que puede reenviarlos el conmutador, la cola crecerá y
podría ser mayor el retardo. Los retardos extraordinarios pueden generar
errores por petición.
“Repetición”
significa que un paquete viejo retardado afecta la comunicación posterior.
Para
evitar las repeticiones, los protocolos marcan cada sesión con un identificador
único, el protocolo descarta cualquier paquete que contenga una identificación
incorrecta. Para evitar repeticiones, la identificación no debe emplearse de
nuevo hasta después de que haya pasado un tiempo razonable.
CONTROL DE FLUJO PARA EVITAR REBASAMIENTOS DE DATOS
Los rebasamientos ocurren cuando una computadora envía datos por una red
mas rápido de lo que el destino puede absorberlos. En consecuencia hay perdida
de información. Hay varias técnicas para manejar los rebasamientos de datos.
En conjunto, las técnicas se conocen como mecanismos de control de flujo. La
manera mas sencilla de control de flujo es el sistema de parada y continuación,
en el que el transmOSIr espera tras la transmisión de cada paquete.
Explicación
del diagrama
En la
parte a se envía un paquete y luego un acuse de recibo. Si envío es N,
entonces tiempo toral es 8N.
En la
parte b se utiliza ventana deslizante. El envío y acuse se tardan solo 2N. Solo
tendríamos que añadir la parte de un
pequeño retardo , la fórmula queda como sigue:
Tw = Tg X W
Tw es el
rendimiento de la ventana deslizante.
Tg es el
rendimiento del protocolo de parada y continuación.
W es el
tamaño de la ventana
S
consideramos el ancho de banda como
factor entonces podría quedar asi:
Tw =min (B, Tg X W)
B es el
ancho de banda.
Mecanismos
para evitar congestionamientos en las redes.
PROBLEMA:
el congestionamiento. Una terminal de una red se sobrecarga
de paquetes porque llegan a una velocidad
superior a la que esta puede enviarlos, por lo que los acomoda en colas
de espera, que al ir aumentando hace que aumente el retardo efectivo.
CONSECUENCIA:
el conmutador de la terminal agota su memoria y la red queda completamente
inutilizada, Colapso de Congestionamiento.
SOLUCIONES.
Que los conmutadores informen sobre los congestionamiento a los conmutadores
transmOSIres o, tomar la pérdida
de paquetes como estimación del congestionamiento..
UTILIZANDO
UN CONTROL DE RAZON, algunos protocolos reducen la razón a la que se transmiten
los paquetes, por un tiempo determinado, o reduciendo el tamaño de su ventana.
DISEÑO
DE PROTOCOLOS.
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