Protocolos de interconexión de redes

Protocolos de interconexión de redes

1. Funciones básicas de los protocolos

   • Encapsulamiento
     • Consiste en agregar información de control a los datos que se transmiten, creando una PDU (Unidad de Datos del Protocolo) que contiene tanto los datos como la información de control.
       • Ejemplo
         • en el protocolo TFTP (Trivial File Transfer Protocol), los datos se encapsulan en paquetes que contienen información de control como el número de secuencia y el tipo de paquete.
   • Fragmentación y reensamblado
     • La fragmentación se utiliza cuando los datos que se transmiten son demasiado grandes para ser enviados en una sola PDU.
       • El reensamblado es el proceso inverso a la fragmentación. Los datos segmentados pueden eventualmente ser reensamblados en mensajes apropiados en el nivel de aplicación.
         • Ejemplo
           • En IP, los datos se dividen en fragmentos más pequeños para que puedan ser transmitidos a través de redes con diferentes MTU (Unidad Máxima de Transferencia).
   • Control de conexión
     • Establece una conexión lógica entre dos entidades antes de que se puedan intercambiar datos.
       • se divide en tres etapas: establecimiento de la conexión, transferencia de datos y terminación de la conexión.
         • Ejemplo
           • En TCP, se utiliza un mecanismo de tres vías de handshake para establecer la conexión y un mecanismo de cuatro vías de handshake para terminar la conexión.
   • Entrega ordenada
     • Para lograr la entrega ordenada, cada PDU recibe un número único y los números se asignan secuencialmente. Lógicamente, es una tarea simple para la entidad receptora el reordenar las PDU recibidas basándose en los números de secuencia.
       • Ejemplo
         • En TCP, cada segmento se envía con un número de secuencia que indica su posición en la secuencia de datos. El receptor utiliza estos números de secuencia para reordenar los segmentos en el orden correcto antes de entregarlos a la capa de aplicación.
   • Control de flujo
     • El control de flujo es una función realizada por una entidad receptora para limitar la cantidad o la tasa de datos que es enviada por una entidad transmisora.
       • Ejemplo
         • En TCP, el receptor envía un valor de ventana al emisor que indica la cantidad de datos que puede recibir en un momento dado. El emisor utiliza este valor de ventana para limitar la cantidad de datos que envía al receptor.
   • Control de errores
     • Se implementa generalmente como dos funciones separadas: detección de errores y retransmisión. Para conseguir la detección de errores, el emisor inserta un código de detección de errores en la PDU transmitida, que es una función de los otros bits en la PDU. El receptor comprueba el valor del código en la PDU recibida. Si se detecta un error, el receptor descarta la PDU. En caso de no recibir el acuse de recibo de la PDU en un tiempo razonable, el emisor la retransmite.
       • Ejemplo
         • En TCP, se utiliza un mecanismo de verificación de suma de comprobación para detectar errores en los segmentos. Si se detecta un error, el receptor envía un mensaje de retroceso al emisor para solicitar la retransmisión del segmento.
   • Direccionamiento
     • se refiere a la forma en que se identifican las entidades en una red de comunicaciones.
       • Ejemplo
         • En la arquitectura TCP/IP, cada host en la red tiene una dirección IP única que se utiliza para identificarlo en la red.
   • Multiplexación
     • es una técnica utilizada en las arquitecturas de comunicaciones para compartir un canal de comunicación entre múltiples flujos de datos.
       • Ejemplo
         • En la multiplexación por división de tiempo (TDM), el canal de comunicación se divide en intervalos de tiempo y cada flujo de datos se asigna a un intervalo de tiempo específico.
   • Servicios de transmisión
     • son funciones adicionales que un protocolo puede proporcionar a las entidades que lo utilizan, como prioridad, calidad de servicio y seguridad.
       • Ejemplo
         • la prioridad asignada a ciertos mensajes, como las solicitudes de terminación de la conexión, para que lleguen a la entidad destino con un retardo mínimo.

2. Principios de la interconexión entre redes

   • La interconexión entre redes es un proceso que permite a los usuarios de computadoras tener acceso a recursos más allá de los que se disponen en un único sistema. Para lograr esto, se utilizan diferentes tipos de redes, como las redes de conmutación de paquetes y las de difusión de paquetes. En este proceso, es importante tener en cuenta los requisitos y enfoques sobre la arquitectura de interconexión de redes.
     • Requisitos
       • 1. Proporcionar un enlace entre redes, lo que implica una conexión física y de control del enlace.
         • 2. Proporcionar el encaminamiento y entrega de los datos entre procesos en diferentes redes.
           • 3. Proporcionar un servicio de contabilidad que realice un seguimiento de la utilización de las diferentes redes y dispositivos de encaminamiento y mantenga información de estado.
             • 4. Proporcionar los servicios mencionados de forma que no se requiera la modificación de la arquitectura de red de cualquiera de las redes interconectadas, lo que implica acomodarse a las diversas diferencias existentes entre las distintas redes, como diferentes esquemas de direccionamiento y mantenimiento del directorio.
     • Enfoques sobre la arquitectura
       • se refieren a la forma en que se establece la comunicación entre sistemas finales conectados a diferentes redes. Existen dos enfoques principales:
         • orientado a conexión
           • se establece una conexión lógica previa entre los sistemas finales
         • no orientado a conexión
           • Los paquetes se envían de manera independiente

3. Interconexión entre redes sin conexión

   • En este tipo de interconexión, los datagramas se envían de manera independiente y no se establece una conexión previa entre los sistemas finales. En lugar de eso, cada datagrama se enruta de manera independiente a través de la red, utilizando la información de la dirección de destino contenida en el propio datagrama.
     • Se divide en
       • Funcionamiento de un esquema de interconexión no orientado a conexión
         • El funcionamiento de un esquema de interconexión no orientado a conexión se basa en el envío de datagramas de manera independiente, sin establecer una conexión previa entre los sistemas finales. En este tipo de esquema, cada datagrama se enruta de manera independiente a través de la red, utilizando la información de la dirección de destino contenida en el propio datagrama.
       • Cuestiones de diseño
         • Las cuestiones de diseño en la interconexión de redes controlada por IP incluyen el encaminamiento, el tiempo de vida de los datagramas, la segmentación y el reensamblado.
           • El encaminamiento se refiere al proceso de determinar la ruta óptima para enviar un datagrama desde la fuente hasta el destino. El tiempo de vida de los datagramas se utiliza para evitar que los datagramas se queden en la red para siempre, lo que podría causar congestión. La segmentación y el reensamblado se utilizan para dividir los datagramas en fragmentos más pequeños y luego volver a ensamblarlos en el destino.