Modelo TCP/IP

(TCP: Transmition Control Protocol)
(IP: Internet Protocol)

El modelo TCP/IP es la combinación de dos protocolos individuales. El protocolo TCP (Transmmision Control Protocol) y el IP (Internet Protocol). Al igual que el modelo OSI, está dividido en capas, cada una de las cuales cumplen una función específica del proceso de comunicación. Éste modelo fue desarrollado prácticamente al mismo tiempo que el modelo OSI. Los componentes o capas (layers) de la pila TCP/IP son los siguientes:

• La capa de acceso a la red cubre los mismo procesos que las capas física y de enlace de datos del modelo TCP/IP.
• La capa de internet provee el enrutamiento de los datos desde la fuente al destino. Define la forma de direccionar los paquetes. efectúa el movimiento de datos entre la capa de enlace de datos y la capa de transporte. Realiza la fragmentación y desfragmentación de los paquetes de datos.
• La capa de transporte es el núcleo de la arquitectura TCP/IP. Provee los servicios de comunicación directamente a los procesos de aplicación.
• La capa de aplicación realiza la transferencia de archivos y todas las actividades relativas a la red y a internet dentro de las interfaces de aplicación (APIs: Application Programmin Interface).

TCP/IP STACK vs OSI

Ambos modelos fueron desarrollados por diferentes organizaciones y existe una cierta correspondencia entre las capas de cada uno, de las siguientes formas.

La capa del modelo TCP/IP llamada capa de acceso a la red equivale en forma aproximada a las capas de enlace de dato y físicas del modelo OSI. Nota: Debido a esta correspondencia es que muchas veces se modifica el modelo TCP/IP reemplazando la capa de acceso a la red por las dos capas del modelo OSI convirtiendo así al modelo TCP/IP en un modelo de cinco capas.

La capa llamada internet del modelo TCP/IP cumple las mismas funciones que la capa de red del modelo OSI y lo mismo sucede con la capa de transporte.

La capa de aplicación del modelo TCP/IP cumple con las mismas funciones que las capas de sesión, presión y aplicación del modelo OSI. Es de destacar que el modelo OSI, sin embargo provee una organización adicional.

Capa Internet del modelo TCP/IP

Hay varios aspectos del direccionamiento IP que incluyen: los cálculos para generar las direcciones IP públicas y las direcciones IP privadas, las direcciones IP diseñadas para propósitos de enrutamiento específico.

Además tenemos dos tipos de direcciones IP: La versión 4 (V4) de 32 bits y la versión 6 (V6) de 128 bits. La nueva versión, es decir, la V6, actualmente se está imponiendo sobre la V4 y en el futuro será la más común

Encapsulación, Desencapsulación

Encapsulación

La transmisión de información en una red requiere de un proceso de conversión ya sea para enviar o recibir datos, éste proceso es conocido como el proceso de encapsulación y desencapsulación de los datos. Al encapsular los datos, estos se convierten en paquetes. Éste proceso consiste en 'envolver' los datos con la información que requiere cada protocolo.
A medida que los datos se mueven a través del modelo OSI hacia abajo, cada capa le agrega un encabezado (es decir, información delante de los datos), y en algunos casos puede agregarse un finalizador detrás.
Los encabezados contienen información de control para cada dispositivo de la red y aseguran el correcto envío de los datos para su recepción.
El proceso de encapsulación consiste en los siguientes pasos:

1. Los datos del usuario se envían a la capa de aplicación.
2. La capa de aplicación agrega un encabezado a los datos de usuario, en encabezado de la capa 7 y así serán pasados abajo, a la capa de presentación.
3. La capa de presentación agrega su encabezado a los datos y estos datos pasan a la capa de sesión.
4. La capa de sesión agrega su encabezado y estos datos pasan a la capa de transporte.
5. La capa de transporte agrega su encabezado y sus datos pasan abajo, a la capa de red.
6. La capa de red agrega su encabezado y estos datos pasan abajo a la capa de enlace de datos.
7. La capa de enlace de datos agrega su encabezado y también un finalizador (trailer) que es usualmente información para el control de la integridad de los datos llamado FCS (Frame Check Secuence) que se usa para detectar en el receptor si los datos llegaron con errores o no. Todo este conjunto de datos pasa a la capa física.
8. La capa física transmite los datos como bits por la red.

Ejemplo: El proceso de encapsulación puede compararse con enviar un paquete a través del correo. El primer paso es colocar  el contenido en una caja, después envolverla y escribir la dirección a donde será enviada y la dirección desde donde se envía (remitente). (<- hasta capa de sesion / desde capa de transporte ->) El proceso sigue cuando se entrega la caja con los datos en el correo que se encarga del traslado hacia su destino.

Desencapsulasión

Cuando el dispositivo es remoto recive las secuencias de bits la capa física del mismo sube los datos a la capa de enlace de datos que realiza los siguientes pasos:

1. La capa de enlace de datos verifica la información contenida al final (FCS) y si encuentra un error los datos son descartados y solicita su reenvío.
2. Si no hay error la capa de enlace de datos lee e interpreta la información de control contenida en el encabezamiento (Encabezado de la capa dos).
3. La capa de enlace de datos retira el encabezado y el trailer y sube los datos a la capa de red.

Éste proceso es realizado de forma similar por cada una de las capas restantes.

TP Nº2

El modelo OSI

(Open Systems Interconnection)

El modelo de referencia OSI describe como se transmiten los datos en una red. Se ocupa del hardware, del sofrtware y de la transmisión de datos.
A comienzos de los años 80' se produjo un importante aumento en el tamaño de las redes. Las empresas que utilizaban computadoras advirtieron que podían ahorrar dinero y ganar productividad usando la tecnología de redes.
Las primeras redes se expandieron rápidamente a medida que se introducían nuevas tecnologías y productos.
A mediados de los 80' empezaron a experimentar dificultades. Se hacía cada vez mas dificultoso que redes con distintas especificaciones e implementaciones se comunicaran entre sí.
Las empresas sintieron la necesidad de salir del sistema de redes 'propietario', es decir de sistemas que eran propiedad de aquellos que lo habían desarrollado y por lo tanto eran los que controlaban sus licencias y sus costos.
En computación 'propietario' es lo contrario de 'abierto'.
'Propietario' significa que una compania o un grupo de copanías controlan el uso de la tecnología.
'Abierto' significa que la tecnología está disponible para el público.
Para solucionar el problema de las redes la organización mundial de estandarización (ISO: http://www.iso.org/iso/home.html) investigó los distintos esquemas de redes y como resultado creó un modelo que permitió a los proveedores crear redes compatibles entre ellas. El modelo de referencia OSI fue publicado en 1984 y definía los estándares que aseguraban la compatibilidad e interoperatividad entre los distintos tipos de redes producidos por las empresas alrededor del mundo.
El modelo OSI se considera como la mejor herramienta para comprender como se envían y reciben datos en una red.
El modelo OSI separa las funciones de la red en 7 categorías llamadas comúnmente capas (layers). Cada capa define una determinada función.
En síntesis este modelo describe como los datos viajan desde una programa de aplicación a través de la red hacia otra aplicación en otra computadora.
Las principales ventajas del modelo son reducción de la complejidad al dividir la tarea de enviar y recibir datos en partes mas pequeñas y la estandarización de las interfaces, lo que lleva a un sistema abierto que permite que muchos fabricantes realicen desarrollos y soportes.

Capas

Resultaría una tarea muy complicada escribir un solo paquete de software que lleve a cabo todas las tareas requeridas para las comunicaciones. A parte de tener que enfrentarse con distintas arquitecturas de hardware, tan solo la escritura de software para todas las aplicaciones que uno deseara resultaría en un programa que sea excesivamente grande para ejecutar y mantener.

Capa Física
La capa física se ocupa de "medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimientos que se requieren para la transmisión de los datos", de acuerdo con la definición OSI. Algunas características como los niveles de tensión, sincronización, frecuencia, distancia máxima de transmisión, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por esta capa.

Capa de Vínculo de Datos
De acuerdo con la norma OSI "proporciona el control de la capa física y detecta y corrige que pudieran ocurrir".
En la práctica, la capa de enlace de datos es responsable de la corrección de los errores de transmisión, ocurridos durante la transmisión. Los errores en la capa de aplicación se manejan en la capa de transporte. Ésta capa se ocupa de solucionar los problemas debido a las interferencias de las señales en los medios físicos de transmisión (cable, fibra óptica, electromagnetismo) la interferencia es común y proviene de distintas fuentes que incluyen las corrientes inducidas por campos magnéticos y los rayos cósmicos. En el modelo TCP/IP ésta capa y la anterior se encuentran unidas en un solo bloque llamado 'acceso a la red'. Los concentradores como hubs y switchs trabajan en esta capa. Ésta  capa define el formato de los datos para la transmisión y como se accede a la capa física.

Capa de Red
La capa de red proporciona enrutamiento físico de los datos determinando  la ruta entre las máquinas. La capa de red examina la topología de la red y determina cuál es el mejor camino para enviar el mensaje. El crecimiento de internet ha incrementado el número de usuarios que acceden a la información alrededor del mundo y esta capa se ocupa de su conectividad. Los router se encuentran en esta capa.

Capa de Transporte
Está diseñada para la "transferencia transparente de datos desde el extremo fuente de un sistema abierto al extremo destino de un sistema abierto". La capa de transporte establece, mantiene y termina la comunicación entre dos máquinas. Además verifica que los datos recibidos sean los enviados y en caso de detectar un error se encarga de reenviar los datos. Ésta capa segmenta los datos que envía al emisor y rearma los datos que recibe. Es decir que cuando se transmiten grandes archivos la capa de transporte los divide en pequeños segmentos a fin de que si hubiera problemas en la transmisión, éstos no afecten la totalidad del archivo.
La frontera entre la capa de transporte y la de sesión (mas alta) puede pensarse como el límite entre los protocolos de las aplicaciones (sesión) y los protocolos de flujo de datos (transporte). Ésta capa evita que las capas superiores deban ocuparse de los detalles del transporte de datos.

Capa de Sesión
Está involucrada en la coordinación de las comunicaciones entre diferentes aplicaciones. Organiza y sincroniza el intercambio de datos entre los procesos de las aplicaciones. En forma simplificada puede pensarse como una capa de control de flujo y sincronización. Por ejemplo en los servidores web hay muchos usuarios y por lo tanto muchos procesos de sincronización al mismo tiempo. Es importante entonces mantener el control sobre cada usuario.

Capa de Presentación
La tarea de las capas inferiores es dar el formato de datos para cada aplicación. La capa de presentación convierte los datos de la aplicación a un formato común conocido como forma canónica (canon = norma o ley). Es decir que ésta capa procesa y convierte los datos provenientes de la placa de aplicación a un formato útil para las capas inferiores. En esta capa se pierden los formatos de los archivos de la capa de aplicación e incluso los formatos de carácter (ASCII).
Ésta capa hace lo inverso para los datos de llegada, es decir, convierte los datos de llegada al formato específico de cada aplicación.

Capa de Aplicación
La capa de aplicación es la interfaz del sistema OSI con el usuario final, es ahí donde reciben las aplicaciones, como por ejemplo el correo electrónico, los navegadores, las redes sociales, etc. La tarea de la capa de aplicación es desplegar la información recibida y enviar los nuevos datos del usuario a las capas inferiores.

Conector RJ45

Posee 8 pines o conexiones eléctricas, es utilizado según las normas TIA/EIA 568 y TIA/EIA 568B (Telecomunications Industry Asociation / Electric Industry Alliance). Éstos estándares tratan el cableado comercial para productos y servicios de telecomunicaciones. Fueron publicados por primera vez en 2001. tal vez la característica mas conocida sea la asignación de pares/pines en los cables de 8 hilos y 100 ohms (Cable de par trenzado-UTP). Ésta asignación se conoce como T568A y T568B.


Éste terminal posee similares características al RJ11 que se usa en telefonía y que tiene 4 pines (2 pares).

Para que todos los cables funcionen en cualquier red los 2 extremos del cable de red (categoría 4xred) llevaran un conector rj45 ordenados según la norma A o la B. Estos cables van conectados a un concentrador (HUB,  switch o router) llevarán conexionados AA o BB, pero si se va a utilizar para conectar dos computadoras entre sí, un extremos será A y el otro B (cable cruzado).
Existen dos maneras de unir el cable: una forma industrial mediante un proceso de inyección o en forma manual mediante una herramienta llamada 'crimpeadora'.

Esta herramienta perminte pelar los cables utp, cortar los pares a la medida adecuada y fijar ante presión el terminal rj45.
Nota: Cabe destacar que no es necesario pelar los pares ya que en el proceso de fijación las pequeñas cuchillas de los pines del terminal hacen contacto con el cobre de cada cable, algunos terminales ofrecen dos puntos de contacto.
Para verificar el correcto armado del cable se utiliza un tester (probador) que mediante el encendido de leds constata la correcta conexión de los pares. Este dispositivo está compuesto por dos partes, la mas grande tiene dos terminales RJ45 y permite verificar cables de los que se disponen de ambos extremos, sino se utilizan ambas partes en cada extremo. Los cables cortos con terminales RJ45 reciben el nombre de 'patch-cord'.

Hardware de Red

Cables

Para armar una red es necesario establecer una conexión entre las computadoras. Si deseamos transmitir una señal lo más rápido y conocido es el cable UTP (Unshield Twisted Pair/Par Trenzado Sin Blindaje) que es un cable de cobre integrado por 4 pares de alambres donde cada par se trenza para reducir las interferencias electromagnéticas.

Cable UTP.

Existe otra variante que es un cable similar (su uso no es tan común como el cable UTP) pero cubierto por una malla metálica que lo protege de interferencias conocido como STP (Shielded Twisted Pair).

Cable STP.

En las primeras redes se utilizaba cable coaxial mientras que las mas modernas se emplean cables de fibra óptica. Existen varias categorías de cable UTP, las más utilizadas son categoría 5, 5E y 6. Éstas categorías están definidas por un comité internacional y se refieren a especificaciones técnicas que deben cumplir los fabricantes de cables.

Lo que nos interesa saber es que el cable de categoría 6 es mas caro y mas rígido que el de categoría 5 y resulta mas caro de instalar. Se definió un estándar intermedio: El cable categoría 5E que acepta hasta 1000 MBit/s lo cuál es una limitación de velocidad pero también es cierto que para navegar por internet, utilizar el correo electrónico y jugar en red ese ancho de banda es suficiente.

Tipo de Redes

De acuerdo a su cobertura geográfica las redes pueden clasificarse en:

• LAN (Local Area Network): Una LAN conecta varias computadoras que no están muy lejanas entre sí, como en una casa, una oficina, o un aula. 

• MAN (Metropolitan Area Network): Es básicamente un conjunto de LAN y usando una tecnología similar, la única diferencia es la mayor cobertura. Se utiliza en lugares grandes como empresas y universidades.

• WAN (Wide Area Network): La red WAN interconecta países y continentes

Internet

....
LAN, MAN y WAN. Se comunica a travéz de algún medio (cable coaxil, fibra óptica, cable trenzado, etc). Internet es la misma web nos brinda información que podemos investigar mediante un explorador. La palabra WEB puede traducirse como telaraña, es decir que, www (World Wide Web) sería como una gran telaraña mundial de datos. Un explorador es un programa que se encarga de recorrer esa telaraña en busca de los datos solicitados. Otro término para referirse al explorador es browser (significa hojear, es decir pasar las páginas, en nuestro caso las páginas web). Dado que el modelo de comunicación utilizado es cliente-servidor, un explorador actúa bajo el rol de cliente, donde están alojadas las páginas web.

Clientes y Servidores

Un servidor es una pc remota que provee los datos solicitados por los moderadores de otras pc´s llamadas clientes que son las que consultan los datos. Existen programas llamados peer to peer (par a par) que convierten a las pc´s de los usuarios en servidores, es decir que todos los usuarios busquen datos en todas las máquinas.

red cliente-servidor

red p2p

Servidores

Un servidor es una computadora que formando parte de una red provee servicios a otras computadoras llamadas cliente. Tenemos algunos servidores mas comúnes.

Servidor DNS (Domain Name System)
El servidor DNS se encarga de traducir el nombre de un dominio en una direciión IP. Un dominio es el nombre que identifica a un sitio web. Cada dominio tiene que se único en internet. Un servidor puede tener múltiples páginas web (múltiples dominios). Pero un dominio solo puede apuntar a un servidor. Una forma de obtener la dirección IP de un dominio es ejecutar el comando Ping desde la consola del sistema operativo.

• Servidor de Correo: Almacena, envía, recive, enruta y realiza otras operaciones relacionadas con el correo electrónico para los clientes de la red.

• Servidor FTP: Es un servidor que tiene archivos disponibles para ser descargados por el usuario o el cliente.

• Servidor Proxy: Un servidor proxy es un equipo intermediario situado entre el sistema del usuario e internet. Realiza un cierto tipo de funciones como almacenar datos que se solicitan muy frecuentemente. Permite administrar el acceso a internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios web. también proporciona servicios de seguridad, es decir, puede incluir un cortafuegos (firewall).

• Servidor de acceso remoto(RAS): Controla los canales de comunicación de la red para que las peticiones se conecten con una posición remota, realizan la autenticación necesaria y otros procedimientos para registrar a un usuario.

• Servidor WEB: Un servidor web o servidor HTTP (hyper text transfer protocol) es un servidor que posee un programa que procesa una aplicación realizando conexiones bidireccionales, sincrónicas o asincrónicas con el cliente generando o cediendo una respuesta. Almacena documentos html, imágenes, archivos de texto y demás material web compuesto por datos conocidos como contenido y los distribuye a los clientes que lo piden en a web.

• Servidor de Base de Datos: Provee servicios de base de datos a otros programas u otras computadoras. Definido por el modelo cliente-servidor. Muchas veces se hace referencia a aquellas computadoras dedicadas a ejecutar esos programas, prestando el servicio.

• Servidor ISP (Internet Service Provider): Cuando se provee la conexion a internet a través de un proveedor de servicios, la comunicación entre la computadora y el proveedor se establece utilizando un protocolo PPP (Protocolo Punto a Punto) que es un protocolo sencillo que permite que dos computadoras remotas puedan comunicarse sin tener una coneccion IP. Por lo tanto, la comunicación con el proveedor de servicios según el PPP se realiza de la siguiente forma: 

- Inicio de la comunicación o llamada telefónica.

- Verificación del nombre de usuario.

- Verificación de la contraseña.

Una vez conectado el proveedor de internet proporciona una dirección ip que se conserva durante el período de conexión a internet. Este tipo de conexión es por lo tanto una conexión proxy porque es el proveedor del servicio quien envía todas las solicitudes que se hacen y también quien recive todas las páginas que se solicitaron para enviarlas luego al solicitante. Inclusive cuando se desea descargar el correo electrónico generalmente el proveedor recive el correo, lo almacena en uno de sus servidores y luego lo envía al cliete. El proveedor de internet normalmente asigna la misma dirección ip a cada cliente pero también puede asignarle una nueva dirección en la siguiente conexión

Concepto de redes.

Una red informática es un sistema formado por 2, 3 o más computadoras interconectadas entre sí a través de tarjetas de redes.
Tarjeta de red isa.
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Tarjeta de red pci.

Tarjeta de red rj45/coaxil.

Tarjeta de red usb.

Tarjeta de red inalambrica.


Las señales de red se transmitan por medio de cables de red que son los que van conectados directamente a la tarjeta de red de la computadora o de forma inalambrica como ondas electromagnéticas (wi-fi). Las redes sirven para compartir entre varias computadoras archivos, aplicaciones, recursos (por ejemplo imporesoras), conexión a internet, etc. Existe un concepto equivocado donde se piensa que únicamente las computadoras conectadas a internet constituyen una red. Una red no necesita conexión a internet ya que sin conexión a internet se pueden compartir archivos, impresoras y aplicaciones entre varias computadoras conectadas a través de cables u ondas electromagnéticas.