Arquitectura TCP/IP

¿Cómo surgió y qué es?

El conjunto de protocolos TCP/IP nació en la década de los 70 por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA), de los Estados Unidos, por la necesidad de investigar sobre la transmisión de paquetes de información entre redes con características y tipos muy diferentes; además de que se necesitaban de unos protocolos mas rápidos y los que se tenían eran de baja fiabilidad y que puede soportar la perdida de cualquier nodo.
Se han desarrollado diferentes familias de protocolos para comunicación por red de datos para los sistemas UNIX. El más ampliamente utilizado es el Internet Protocol Suite, comúnmente conocido como TCP / IP.
Es un protocolo DARPA que proporciona transmisión fiable de paquetes de datos sobre redes. El nombre TCP / IP Proviene de dos protocolos importantes de la familia, el Transmission Contorl Protocol (TCP) y el Internet Protocol (IP). Todos juntos llegan a ser más de 100 protocolos diferentes definidos en este conjunto.
El TCP / IP es la base del Internet que sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos, incluyendo PC, minicomputadoras y computadoras centrales sobre redes de área local y área extensa.

El objetivo fundamental:

- Permite interconectar redes diferentes. Esto quiere decir que la red en general puede estar formada - por tramos que usan tecnología de transmisión diferentes.

- Sea tolerante a fallos. El DoD deseaba una red que fuera capaz de soportar ataques terroristas o incluso alguna guerra nuclear sin perderse datos y manteniendo las comunicaciones establecidas.

- Permita el uso de aplicaciones diferentes: transferencia de archivos, comunicación en tiempo real, etc.

Motivos de su popularidad:

- Es independiente de los fabricantes y las marcas comerciales.

- Soporta múltiples tecnologías de redes.

- Es capaz de interconectar redes de diferentes tecnologías y fabricantes.

- Puede funcionar en máquinas de cualquier tamaño, desde ordenadores personales a grandes supercomputadores.

- Se ha convertido en estándar de comunicación en EEUU desde 1983.

Se han desarrollado diferentes familias de protocolos para comunicación por red de datos para los sistemas UNIX. El más ampliamente utilizado es el Internet Protocol Suite, comúnmente conocido como TCP / IP.

CAPAS	CARACTERÍSTICAS
4.APLICACIÓN	Contiene todos los protocolos de alto nivel que utilizan los programas para comunicarse.
3.TRANSPORTE	Cumple la función de establecer una conversación entre el origen y el destino, igual que en el modelo OSI. Se responsabiliza del control de errores y de la ordenación de mensajes.
2.INTERRED	Permite que las estaciones envíen información a la red y los hagan viajar de forma independiente hacia su destino.
1.SUBRED	Debe existir algún protocolo que conecte la estación con la red. Como TPC/IP se diseñó para su funcionamiento sobre redes diferentes, esta capa depende de la tecnología utilizada y no se especifica de antemano.

OSI

Modelo OSI

Definición:

El modelo de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), más conocido como “modelo OSI”, (en inglés, Open System Interconnection) es un modelo de referencia para los protocolos de la red de arquitectura en capas, creado en el año 1980 por la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization). Se ha publicado desde 1983 por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y, desde 1984, la Organización Internacional de Normalización (ISO) también lo publicó con estándar. Su desarrollo comenzó en 1977.
 El modelo se llama OSI de la ISO, puesto que se ocupa de la conexión de sistemas abiertos, esto es, sistemas que están preparados para la comunicación con sistemas diferentes.
OSI emplea una arquitectura por niveles o capas a fin de dividir los problemas de interconexión en partes manejables.

Niveles o capas:

 

Niveles de OSI.
Niveles OSI	Funcións
7.Nivel de aplicación	Es el nivel que está en contacto directo con los programas o aplicaciones informáticas de las estaciones y contiene los servicios de comunicación más utilizados en las redes.
6.Nivel de presentación	A este nivel se controla el significado de la información que se transmite, lo que permite la traducción de los datos entre las estaciones.
5.Nivel de sesión	A este nivel se establecen sesiones (conexiones) de comunicación entre los dos extremos para el transporte ordinario de datos.
4.Nivel de transporte	Es el nivel más bajo que tiene independencia total del tipo de red utilizada y su función básica es tomar los datos procedentes del nivel de sesión y pasarlos a la capa de red, asegurando que lleguen correctamente al nivel de sesión del otro extremo.
3.Nivel de red	Se ocupa de determinar cuál es la mejor ruta por la que enviar la información. Esta decisión tiene que ver con el camino más corto, el más rápido, el que tenga menor tráfico, etc La unidad mínima de información que se transfiere a este nivel se llama paquete.
2.Nivel de enlace	Su tarea principal es detectar y corregir todos los erroes que se produzcan en la línea de comunicación. La unidad mínima de datos que se trasfiere entre entidades pares a este nivel se llama trama o marco.
1.Nivel físico	Tiene que ver con la transmisión de dígitos binarios por un canal de comunicación. Las consideraciones de diseño tienen que ver con el proposito de asegurarse de que cuando un lado envíe “1” el otro lado reciba “1”.

Principios básicos en los que se basaron:

- Cada capa de la arquitectura está pensada para realizar una función bien definida.

- El número de niveles debe ser suficiente para que no se agrupen funciones distintas, pero no tan grande que haga la arquitectura inmanejable.

- Debe crearse una nueva capa siempre que se necesite realizar un función bien diferenciada del resto.

- Las divisiones en las capas deben establecerse de forma que se minimice el flujo de información entre ellas, es decir, que la interfaz sea más sencilla.

- Permitir que las modificaciones de funciones o protocolos que se realicen en una capa no afecten a los niveles contiguos.

- Utilizar la experiencia de protocolos anteriores. Las fronteras entre niveles deben situarse  donde la experiencia ha demostrado que son convenientes.

- Cada nivel debe interaccionar  únicamente con los niveles contiguos a él.

- La función de cada capa se debe elegir pensando en la definición de protocolos estandarizados internacionalmente.

Iberpac

Introducción iberpac básico
El Servicio Iberpac Básico es un servicio de transmisión de datos basado en el protocolo de transmisión de paquetes X.25, cuya principal utilidad es el intercambio de datos de manera fiable entre múltiples destinos, constituyendo una interesante alternativa tanto a soluciones basadas en líneas punto a punto como a la transmisión vía módem sobre la Red Telefónica Conmutada.
Iberpac Básico ha alcanzado ya un alto grado de aceptación en el ámbito empresarial gracias a características tales como su elevada fiabilidad, la aplicación de tarifa por uso y su cobertura nacional con capacidad de comunicación internacional a través del servicio X.75.

Descripción

Iberpac Básico es un servicio de transmisión de datos apropiado para el intercambio de tráfico transaccional, transferencias de fondos, consultas a bases de datos, teleproceso, etc. Al igual que otros servicios basados en el protocolo X.25, es extremadamente fiable, garantizando la transmisión libre de errores entre terminales conectados a una misma red de conmutación de paquetes o a redes diferentes adecuadamente interconectadas. Ofrece múltiples facilidades y opciones de uso que permiten un adecuado control sobre aspectos tales como seguridad, distribución del tráfico, etc.

El acceso al Servicio se suministra a través de líneas dedicadas que van desde las dependencias del cliente hasta el nodo de acceso al Servicio más próximo, con la posibilidad de incluir, como parte del Servicio, equipamiento adicional en casa del cliente encaminado a:

-Establecer conexiones de respaldo de las líneas dedicadas.
-Concentrar tráfico sobre el acceso al Servicio.
-Permitir al cliente la gestión de sus propias conexiones.
Para los clientes del Servicio Iberpac Básico existe la posibilidad de contratar el Servicio Nodo de Red que permite introducir un Nodo de Red gestionado en el propio domicilio del cliente.

Aplicaciones

Las aplicaciones típicas del Servicio Iberpac Básico son:
Intercambio de tráfico de tipo transaccional (Gestión de pedidos, Consulta de Costos, Plazos de Entrega y Almacén), transferencias electrónicas de fondos, consultas en bases de datos, etc...
Conexión de terminales a un ordenador central en un sistema de teleproceso. Mediante el uso de equipos concentradores y/o multiprotocolo, el usuario puede concentrar en una sola línea el tráfico de comunicaciones procedente de todos los ordenadores o terminales de un mismo emplazamiento.
Correo electrónico y EDI también pueden operarse satisfactoriamente sobre X.25.

Ventajas

Calidad: El compromiso de Calidad del Servicio se basa en la Disponibilidad de los accesos de cliente al Servicio y se garantiza mediante:
La infraestructura de red sobre la que se soporta el Servicio, la Red Uno, y que se traduce en una fiabilidad y una capacidad de transmisión muy elevadas mediante la utilización de nodos de red de alta tecnología, la construcción del núcleo de red (backbone) sobre enlaces a 34 Mbit/s, una arquitectura de red completamente redundante, tanto en nodos como en enlaces
En la posibilidad de contratar nodos de Red instalados en casa de cliente a través del Servicio Nodo de Red.
En la existencia de un Centro de Gestión nacional con amplias capacidades de supervisión, operación y control, y en funcionamiento 24 horas/día, 365 días/año
Economía:Aplicación de tarifa por uso del Servicio para todas las comunicaciones establecidas entre los diferentes accesos del cliente integrados al Servicio
Disponibilidad del Servicio a nivel nacional independiente de la ubicación geográfica
Posibilidad de concentrar tráfico en el domicilio de cliente

Normalización:Libertad en la elección de equipos de cliente, al tratarse de un Servicio basado en un protocolo estándar soportado por la práctica totalidad de los fabricantes

Seguridad:En el acceso al Servicio, mediante la posibilidad de respaldo RTB/ RDSI, y la contratación de accesos multienlace
En el transporte, ya que las técnicas de conmutación de paquetes y de protección de errores utilizadas en la Red UNO garantizan el transporte y entrega de información con total fiabilidad y seguridad.
En las conexiones del cliente al Servicio, mediante la creación de Grupo cerrado de Usuarios, y la posibilidad de cifrar los datos que viajan por la Red UNO.

Condiciones comerciales:La contratación del Servicio puede realizarse en dos modalidades,
Contratación del Servicio con Cuota de Alta: los costes de instalación de los circuitos dedicados instalados en casa del cliente serán abonados con la primera mensualidad.
Contratación del Servicio sin Cuota de Alta: los costes de instalación de los circuitos dedicados instalados en casa del cliente serán financiados mediante abonos mensuales.
Los equipos en casa del cliente en el Servicio Iberpac Básico se comercializarán en régimen de venta o alquiler. Como excepción al criterio general los módems REXIS, la tarjeta de cifrado de los equipos NEXUS y REXIS, el Terminal de Gestión de Cliente y la Aplicación de Gestión de Equipos Teldat que se comercializan exclusivamente en régimen de alquiler.
Régimen de alquiler, incluyen mantenimiento y gestión del equipamiento.
Régimen de venta, el mantenimiento y la gestión puede se contratado adicionalmente a TTD de acuerdo a unas condiciones estándar de tratamiento de incidencias.
Tarificación:La facturación del Servicio Iberpac Básico se realiza en función de:
-Velocidad de las conexiones de acceso
-Facilidades adicionales contratadas
-Utilización del Servicio con descuentos por volumen

Télex

La creación del teletipo se debió al avance de las técnicas telegráficas desarrolladas, entre otros, por Royal Earl House, David E. Hughes, Emanuel Baldani, Charles Krum, Émile Baudot y Frederick G. Creed. Pero fue en 1910 cuando se realizó la primera instalación comercial. Fue construida por la empresa Morkrum, que pertenecía a Joy Morton y Howard Krum, en Boston y New York. Es por ello, por lo que se les adjudica el desarrollo del teletipo.
Eran máquinas grandes, pesadas y extremadamente robustas. Estaban formadas por un aparato transmisor que incorporaba un teclado; y un aparato receptor-impresor que traducía en caracteres impresos las señales eléctricas que le eran enviadas, según las combinaciones de impulsos eléctricos positivos y negativos. La comunicación consistía en un circuito simple en serie que se interrumpe de forma similar al dial del teléfono. Necesitaba fuentes de corriente continua de 60 a 100 voltios para asegurar un buen funcionamiento en la transmisión.
La mayoría de los teletipos usaban el código Baudot. Como su propio nombre indica su inventor fue el francés Émile Baudot. En 1874, Baudot creó un código de 5 bits; significaba la transmisión de 32 señales las cuáles estaban formadas por puntos. Por ello, los primeros teletipos solo tenían 5 teclas, con las que según su combinación de puntos se transmitía un caracter u otro. Un limpiador mecánico exploraba el estado del teclado y liberaba las teclas para permitir la transmisión del siguiente caracter. En 1901, Donald Murray modificó el código creado por Baudot agregando teclas, y por tanto caracteres, dando lugar al conocido Código de Baudot, utilizado durante casi toda la historia de los teletipos. En esta modificación, el teclado tenía un aspecto similar al del teclado de la máquina de escribir; aseguraba la generación de la combinación de puntos correspondientes al caracter o signo deseado, al pulsar una tecla. Los teletipos permitieron con ello una velocidad de transmisión mucho mayor que la de los sistemas anteriores; llegando a 400 signos por segundo, que es equivalente a 65 palabras por minuto.
El aparato receptor podía funcionar de dos maneras. Una de ellas era haciendo actuar a un teclado, similar al del aparato emisor, que decodificaba la señal de puntos transmitida e imprimía el mensaje. También existían receptores, que mediante perforaciones, imprimían sobre una tira de papel los impulsos recibidos, alineados en sentido transversal, y tras ello un lector óptico se encargaba de la decodificación.
La tecnología del teletipo también fue aplicada a la radio, surgiendo los radioteletipos (RTTY).
El teletipo constituyó uno de los elementos clave para la modernización de la telegrafía. Entre los años 60 y 70 del siglo XX, gracias al teletipo, el sistema telegráfico alcanzó una eficiencia sin precedentes tanto en el sector privado como en el público. El teletipo, a partir de los años ochenta, fue prácticamente reemplazado por el fax, que funciona a través de líneas telefónicas. Este por su parte, está siendo reemplazado por el correo electrónico, que es uno de los sistemas de comunicación más rápidos y efectivos que existen. Aún así, el teletipo todavía se usa en teléfonos para sordos y por los radioaficionados.

Red Telefónica Conmutada

¿Qué es una RTC?

La red telefónica conmutada (RTC) se define como el conjunto de elementos constituído por todos los medios de transmisión y conmutación necesarios para enlazar a voluntad dos equipos terminales mediante un circuito físico, específico para la comunicación. Se trata por tanto, de una red de telecomunicaciones conmutada.

Modo de empleo

Es el caso del fax o de la conexión por línea conmutada a Internet a través de un módem acústico.
Se trata de la red telefónica clásica, en la que los terminales telefónicos (teléfonos) se comunican con una central de conmutación a través de un solo canal compartido por la señal del micrófono y del auricular. En la transmisión de datos, en un momento dado hay una sola señal en el cable, compuesta por la señal de subida más la señal de bajada, lo que hace necesarios supresores de eco.
La voz va en banda base, es decir sin modulación (la señal producida por el micrófono se pone directamente en el cable).
Desde el principio de la telefonía automática, las señales de control (descolgar, marcar y colgar) se realizaban mediante apertura y cierre del bucle de abonado. Actualmente, las operaciones de marcado ya se realizan mediante tonos, que se envían por el terminal telefónico a la central a través del mismo par de cable que la conversación.
En los años setenta se produjo un creciente proceso de digitalización influyendo en los sistemas de transmisión, en las centrales de conmutación de la red telefónica, manteniendo el bucle de abonados de manera analógica. Por tanto, cuando la señal de voz (analógica) llega a las centrales (digitales) hay que digitalizar la señal de voz.
El sistema de codificación digital utilizado para digitalizar la señal telefónica fue la técnica de modulación por impulsos codificados, cuyos parámetros de digitalización son:
Frecuencia de muestreo: 8000 Hz.
Número de bits: 8.
Ley A (en Europa).
Ley µ (en Estados Unidos y Japón).
El tratamiento que se aplica a la señal analógica es: filtrado, muestreo y codificación de las muestras. La frecuencia de muestreo Fs es siempre superior a la Nyquist.

Arquitectura

Los componentes incluídos en la arquitectura de toda RTC son:

-Terminal de abonado y línea telefónica de abonado (bucle local).
-Centrales de conmutación de circuitos.
-Sistema de transmisión.
-Sistema de señalización.
Esto correspondería exclusivamente al funcionamiento del teléfono.
Para poder transmitir datos por una red telefónica conmutada, hay que añadir otro elemento a la disponibilidad en tantos sitios de la infraestructura de la RTC, que constituye la solución más apropiada para introducir rápidamente cualquier nuevo servicio de telecomunicación.

Historia

En 1876 Alexander Graham Bell patentó el teléfono, que se vende por pares ya conectados mediante una topología punto a punto.
En 1878 se funda Bell Telephone Company, que se convertiría en la actual AT&T y monopolizaría la telefonía en Estados Unidos hasta 1984, en que un tribunal antimonopolio estadounidense la obligó a dividirse en varias empresas.
El 11 de junio de 2002, el Congreso de los Estados Unidos aprobó la resolución 269, por la que reconoció que el inventor del teléfono había sido Antonio Meucci y no Alexander Graham Bell.
A lo largo del tiempo se han desarrollado varios métodos de transmisión de datos utilizando la RTC, para mejorar su aprovechamiento de la misma y conseguir mayores velocidades. Los principales son:
Módem/Conexión básica[editar]
Para acceder a la red solo se necesita una línea de teléfono y un módem, ya sea interno o externo. Con el paso del tiempo, los desarrolladores consiguieron pasar de los pocos miles de bps (bits por segundo) como la norma V.21 o V.22, a las velocidades actuales.
RDSI.
Los equipos terminales de la RDSI (red digital de servicios integrados) se comunican con la RTC a través de señales digitales en lugar de analógicas. Estas líneas de acceso utilizan velocidades de 128 kbps en el acceso básico y de hasta 2 Mbps en el acceso primario.
En un futuro se esperan velocidades de cientos de Mbps de este sistema, gracias al empleo de fibra óptica.
xDSL.
Las tecnologías xDSL surgen para maximizar el rendimiento del par de cobre que forma la red telefónica de siempre. La de mayor difusión actualmente es la tecnología ADSL, que puede conseguir velocidades superiores a los 20 Mbps.
Las principales tecnologías de este tipo son:
HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line: línea de abonado digital de alta velocidad binaria).
SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line: línea de abonado digital simétrica).
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line: línea de abonado digital asimétrica).
VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line: DSL de muy alta tasa de transferencia).

2.1.2 CARACTERÍSTICAS DE LA ARQUITECTURA POR NIVELES

Resumen:

En la jerarquía de protocolos se siguen las siguientes reglas:

• Cada nivel dispone de un conjunto de servicios.
• Los servicios están definidos mediante protocolos estándares.
• Cada nivel se comunica solamente con el nivel inmediato superior y con el inmediato inferior.
• Cada uno de los niveles inferiores proporciona servicios a su nivel superior.

 2.1

2.2

Ejercicios 3,4 y 5 TEMA 1

Ejercicio 3 -Ventajas e inconvenientes de los métodos para transmisión de datos:

Conmutación de circuitos:

Ventajas:

- La información llega siempre ordenada.

-Un error no hace perder todo el mensaje.

-Controla mejor la congestión, ya que se reserva uso del canal en cada conexión

Desventajas:

- Se pierde tiempo en el estableciemiento de conexión.

-La caída de un enlace se pierde tiempo en el establecimiento de conexión

-La caída de un enlace hace que la comunicación se interrumpa.

Conmutación de mensajes:

Ventajas:

- La información llega siempre ordenanda.

- No se pierde tiempo en el estableciemiento de conexión.

- La caída de un enlace no hace que la comunicación se interrumpa.

Desventajas:

- Un error hace perder todo el mensaje.

- Es menos inmune ante congestiones ya que no se reserva uso del canal en cada comunicación.

Conmutación de paquetes:

Ventajas:

- No se pierde tiempo en el establecimiento de la conexión.

- Un error no hace perder todo el mensaje.

- La caída de un enlace no hace que la comunicación se interrumpa

Desventajas:

- La información llega desordenada al destino.

- Es menos inmune ante congestiones, ya que no se reserva uso del canal en cada comunicación.

Ejercicio 4- Algunos servicios en redes de comunicaciones actuales:

- Telefonía móvil: Establecimiento y liberación de conexiones, llamada en espera, buzón de voz, mensajes de texto, consulta del número del interlocutor, consulta de saldo.

Ejercicio 5- Ventajas y desventajas de dividir el archivo en fragmentos y de enviar archivos completos con una sola confirmación.

-Si el archivo se envía en un sólo bloque, la comunicación será más rápida porque solamente se transmite una única confirmación.

-Si el archivo se envía en varias partes y alguna de ellas llega defectuosa al destino sólo habrá que reenviar esa parte y no el archivo completo.