Unidad III

PROTOCOLOS

El primer protocolo de detección de portadora. una estación tiene datos por transmitir, primero escucha el canal para ver si otra está transmitiendo si el canal está ocupado, la estación espera hasta que se desocupa. si ocurre una colisión, la estación espera una cantidad aleatoria de tiempo y comienza de nuevo.

Transmite con una probabilidad de 1 cuando encuentra en reposo el canal. hay posibilidad de que justo después de que una estación comienza a transmitir, otra estación está lista para enviar y detectar el canal inactivo y comenzará a enviar también, resultando una colisión.

Si dos estaciones quedan listas a la mitad de la transmisión de una tercera, ambas esperarán respetuosamente hasta el fin de la transmisión y entonces comenzarán a transmitir simultáneamente, resultando una colisión.

Antes de empezar a transmitir, la estación escucha el canal, si nadie está transmitiendo, la estación empieza a hacerlo sola. sin embargo, si el canal ya se encuentra en uso, la estación no está escuchando el canal continuamente, con el propósito de utilizarlo en el momento en que detecte l terminación de la transmisión anterior, sino, no más bien, espera un intervalo aleatorio de tiempo.

Cuando una estación esta lista para empezar a transmitir, escucha el canal; si éste se encuentra desocupado, la estación transmite con una probabilidad p, y retarda esta transmisión, hasta la siguiente ranura, con una probabilidad de q=1-p. si la siguiente ranura también esta desocupada, el canal transmite o retarda de nuevo la transmisión con una probabilidad p y q. se repite hasta que haya transmitido, o bien, otra estación haya empezado a transmitir. actúa como si hubiera existido una colisión es decir, esperará un intervalo de tiempo aleatorio antes de repetir.

Ninguna estación comience a transmitir información cuando detecte que el canal este ocupado otras de las mejoras es abortar inmediata mente la transmisión en el preciso momento en que las estaciones detectan una colisión. en otras palabras, si dos estaciones detectan el canal desocupado y en ese momento empiezan a transmitir información en forma simultánea, las dos detectarán la colisión, casi instantáneamente.

Los protocolos, por lo tanto, encargarán de detener el proceso de transmisión, inmediatamente después de que hayan detectado la colisión, más que tratar de terminar de transmitir sus tramas, dado que la mutilación de información en la misma hace que estas sean irrecuperables. la rapidez con la que se efectúe la terminación de las tramas que se encuentren dañadas, permite ahorrar tiempo y ancho de banda. este protocolo utiliza en las redes tipo LAN y en las subcapas MAC.

Si dos o más estaciones deciden hacer una transmisión en forma simultanea. habrá una colisión. cada una de ellas será capaz de detectar esta colisión, abortará la transmisión esperará un intervalo de tiempo aleatorio tratará de repetir suponiendo que otra estación haya empezado a transmitir.

¿Cuanto tiempo pasará antes de que las dos estaciones se den cuenta que ha existido una colisión entre ellas? es el tiempo que tomará la señal para propagarse desde una estación desde una estación a la otra.

Una instancia antes de que la señal alcance a estación más distante, esta también empieza a transmitir. Naturalmente que detecta la colisión casi de inmediato y se detiene; pero la pequeña ráfaga de ruido generado por la colisión no llega a la estación original, hasta después de un tiempo.

Detección de colisión es un proceso analógico. el hardware de la estación deberá escuchar lo que haya en el cable, mientras éste transmita. si la información que está leyendo es diferente a la que está introduciendo, entonces determinará que ha ocurrido una colisión. una colisión entre dos señales de 0 volts, será casi imposible de detectar

Los protocolos CSMA persistentes y no persistente ciertamente son una mejora respecto a ALOHA porque aseguran que ninguna estación comienza a transmitir cuando detecta que el canal está ocupado. Otra mejora es que las estaciones aborten sus transmisiones tan pronto como detecten una colisión. En otras palabras, si dos estaciones detectan que el canal está inactivo y comienzan a transmitir simultáneamente, ambas detectarán la colisión casi de inmediato. En lugar de terminar de transmitir sus marcos, que de todos modos están alterados irremediablemente, deben detener abruptamente la transmisión tan pronto como detectan la colisión. La terminación pronta de marcos dañados ahorra tiempo y ancho de banda. Este protocolo conocido como CSMA/CD, se usa ampliamente en las LAN en la subcapa MAC.

CSMA/CD, al igual que muchos otros protocolos LAN. Las colisiones pueden detectarse observando la potencia o el ancho de pulso de la señal recibida y comparándola con el señal transmitida.

Una vez que una estación detecta una colisión, aborta la transmisión, espera un período de tiempo aleatorio e intenta de nuevo, suponiendo que ninguna otra estación ha comenzado a transmitir durante ese lapso. Por lo tanto, nuestro modelo de CSMA/CD consistirá en períodos alternantes de contención y transmisión, ocurriendo períodos muertos cuando todas las estaciones están calladas (por ejemplo, por falta de trabajo).

La detección de colisiones (CD) significa que, dos tarjetas de interfaz de red de dos usuarios detecten mientras transmiten un mensaje. Si un usuario detecta una colisión, la tarjeta vigila a la otra estación de trabajo para el envío de una transmisión y luego transmite el mensaje.

Aun así puede presentarse la colisión de datos y cuando esto ocurre se envía a través de la red una señal especial llamada interferencia para que las estaciones de trabajo sepan que hubo una colisión.

El protocolo de comunicación IPX, fue desarrollado por Novell a principios de los años ochenta inspirándose en los protocolos del Sistema de Red de Xerox (ANS).

Sirve de interfaz entre el sistema operativo de red Netware y las distintas arquitecturas de red (Ethernet, Arcnet, Token Ring).

Consiste en una variedad de protocolos iguales tales como:

IPX (Internetwork Packet Exchange)
SPX (Sequential Packet Exchange)
NCP (Network Core Protocol)
SAP (Service Advertising Protocol)
RIP (Router Information protocol)

Novell ha implementado también un emulador NetBIOS para que las aplicaciones que utilicen puedan usar IPX como protocolo de red.

El protocolo de red IPX es un protocolo que transmite los datos en datagramas ( paquetes autocontenidos que viajan en forma independiente desde el origen al destino en modo sin conexión, pero no esperan una confirmación de la estación receptora indicando si ha recibido correctamente o no el bloque de datos).

De esa manera se mejora el rendimiento de transmisión pero no pierde en fiabilidad por dos razones:

Cada bloque de datos IPX contiene una suma de comprobación CRC que garantiza un 99% de precisión.

En caso de no haber contestación en un intervalo determinado de tiempo, IPX reenvía el paquete de forma automática.

La estructura de bloque de datos es la siguiente:

Suma de comprobación 2 Bytes
Longitud 2 Bytes
Control de transporte 1 Byte
Tipo de paquete 1 Byte
Red de destino 4 Bytes
Nodo de destino 6 Bytes
Conector de destino 2 Bytes
Red de origen 4 Bytes
Nodo de origen 6 Bytes
Conector de origen 2 Bytes

La capa de red utiliza un protocolo de interred no confiable, sin conexión llamado IPX. Este protocolo transfiere paquetes de origen al destino, en forma transparente, aún así la fuente y el destino se encuentran en redes diferentes.

En lo funcional, IPX es similar al IP, excepto que usa direcciones de 10' bytes en lugar de direcciones de 4 bytes. Por encima de IPX, está un protocolo de transporte orientado a la conexión que se llama NCP (protocolo central de red).

El NCP proporciona otros servicios además del transporte de datos de usuario y en realidad es el corazón de Netware, también está disponible un segundo protocolo llamado SPX, pero solo proporciona transporte.

Repetidores Un repetidor es un dispositivo sencillo que se instala para amplificar la señal del cable, de forma que se pueda extender la longitud del cable. El repetidor normalmente no modifica la señal, excepto en que la amplifica para poder retransmitirla por la extensión del cable. Algunos repetidores filtran el ruido.

Los repetidores funcionan normalmente a la misma velocidad de transmisión que las redes que conectan.

Bridges Se establece un bridge cuando se instalan dos o más placas de interfaz de red en un servidor Netware o un equipo dedicado como bridge. Con un bridge se pueden comunicar estaciones de trabajo de redes físicamente distintas, formándose así una red de redes. Los bridges de Netware se parecen más a routers, ya que el IPX es capaz de llevar a cabo labores de direccionamiento.

Cuando se establece un bridge en un servidor Netware, este recibe el nombre de bridge interno. Cuando se establece un sistema aparte, se le llama bridge externo. Los bridges de fabricantes distintos de Novell normalmente son externos.

Cuando se establece un bridge, cada red posee una dirección de red distinta. La dirección de red se puede considerar como una calle. Cada estación de trabajo de la red poseerá una dirección de nodo distinta, similar al número de las casas. Las direcciones de red se asignan al instalar la red, y se utilizan para encaminar los paquetes entre redes. Una red puede ser más de un servidor; en este caso, a cada servidor se le puede dar un número interno IPX especial, para distinguirlo de los otros servidores.

SPX El protocolo de transporte SPX, es una extensión del protocolo de red IPX de nivel superior orientado a la conexión.

SPX utiliza IPX para enviar y recibir paquetes pero añade una interfaz para establecer una sesión entre la estación emisora y la receptora, de esta manera se obtiene una confirmación explícita de la recepción del paquete.

Además proporciona un mecanismo de secuenciación de los paquetes. Como IPX envía los paquetes por el mejor camino disponible, es posible que estos lleguen a la estación receptora en orden distinto al que fueron enviados, lo que provoca que lleguen fuera de secuencia. Así, SPX de la estación receptora puede organizar los paquetes en el orden adecuado o bien reclamar únicamente los paquetes perdidos. Los paquetes SPX tienen la misma estructura que los IPX, pero añadiendo a la cabecera 12 bytes para el control de la conexión y el número de secuencia del paquete.

El protocolo NCP es un conjunto propietario de mensajes bien definidos que controlan el funcionamiento del servidor y son la clave del acceso a los servicios de Netware.

Define el procedimiento que sigue Netware para aceptar y responder a las solicitudes de las estaciones.

Existen protocolos de servicios NCP para cada servicio que una estación pueda solicitar a un servidor y sin los cuales no podría sacar ningún servicio del servidor.

Los NCP se pasan al servidor mediante paquetes IPX marcados de forma especial. No obstante, se pueden transmitir con cualquier otro protocolo de datagramas ( como, por ejemplo, UDP de las redes basadas en TCP/IP ).

El protocolo RIP es un protocolo de información de encaminamiento que incorpora Netware y que se encarga de llevar los paquetes a su destino entre dos redes.

Cada servidor realiza un seguimiento de los otros servidores a intervalos regulares y conserva su posición y distancia en una tabla de información sobre encaminamiento.

Si un servidor detecta una inconsistencia en un encaminador existente, lo notifica a los demás para que actualicen sus tablas. Si un encaminador falla, los demás encaminadores lo descubren y buscan rutas de alternativas que no tienen en cuenta al encaminador defectuoso.

El proceso de encaminamiento utiliza esa información para transmitir los paquetes por la ruta más corta hasta su destino final.

El protocolo de anuncio de servicios SAP es un mecanismo mediante el cual, Netware, distribuye por toda la red información de los servicios disponibles.

Necesita un servidor que anuncie tres unidades de información a la red cada minuto: el nombre del servidor y su dirección de red.

El resto de los servidores recogen la información y la guardan en su tabla correspondiente. Cuando un servidor descubre que se esta desactivando, se lo indica a SAP, y este lo transmite a los demás servidores que lo guardan en su tabla correspondiente.

Si un servidor deja de transmitir sin previo aviso, SAP supone que no está disponible y lo transmite a toda la red para que actualicen su tabla todos los servidores.

TCP/IP es una familia de protocolos desarrollados para permitir la comunicación entre ordenadores de cualquier tipo de red o fabricante respetando los protocolos de cada red individual.

Los protocolos TCP/IP se estructuran en 5 niveles funcionales.

APLICACIÓN
TRANSPORTE
INTERNET
RED
FÍSICO
FÍSICO

Aunque TCP/IP no considera oficialmente el nivel físico como componente específico de su modelo y tiende a agrupa el nivel físico con el nivel de red, se van a describir en este apartado los protocolos ARP Y RARP.

El protocolo ARP (Address Resolution Protocol) es un protocolo que se utiliza para convertir las direcciones IP en direcciones de la red física que puedan ser manejadas por los manejadores.

El protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol) se utiliza cuando, al producirse el arranque inicial, los ordenadores no conocen su dirección IP. Requiere que existan en la red, al menos, un servidor RARP. Cuando un ordenador desea conocer su dirección IP envía un paquete que contiene su propia dirección física.

Independientemente del medio físico que se utilice necesitará una tarjeta de red específica que, a su vez, necesita un software llamado Controlador de dispositivo proporcionado por el sistema operativo o por el fabricante.

Puede o no proporcionar fiabilidad en la distribución de datos que pueden adoptar diferentes formatos.

Aunque TCP/IP no especifica ningún protocolo para este nivel, se van a describir los protocolos SLIP y PPP.

El protocolo SLIP (Serial-Line Internet Protocol) es un protocolo antiguo desarrollado para el entorno UNIX. Opera sin control de errores, control de flujo o seguridad, pero consigue un buen rendimiento con bloques de datos.

El protocolo PPP (Poin-to-Point Protocol) no es un protocolo propio de TCP/IP, se va a describir en esta sección, ya que se trata de un nuevo protocolo de red, incorporado en Windows NT, que utiliza redes privadas multiprotocolo para permitir a los usuarios remotos tener acceso de forma segura a través de internet a redes de empresas.

Se superpone a la red física creando un servicio de red virtual independiente de aquélla. No es fiable ni orientado a conexión. Se encarga del direccionamiento y encadenamiento de los datos hasta la estación receptora.

En este nivel se encuentran los protocolos ICMP e IP.

El protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol) es un protocolo de mantenimiento/gestión de red que ayuda a supervisar la red. Se utiliza para poder encontrar una ruta a través de la cual los datagramas viajen por la red y alcancen su destino.

Existen 4 tipos de mensajes ICMP:

Mensajes de destino no alcanzable.
Mensajes de control de congestión.
Mensajes de redireccionamiento.
Mensajes de tiempo excedido.
IP

El protocolo IP (Internet Protocol) se encarga de seleccionar la trayectoria a seguir por los datagramas, es decir, por donde se deben encaminar los datagramas salientes pudiendo llevar a cabo tareas de fragmentación y reensamblado.

Este protocolo, que no es fiable ni está orientado a conexión, no garantiza el control de flujo, la recuperación de errores ni que los datos lleguen a su destino.

IP no se encarga de controlar que sus datagramas, que envía a través de la red, puedan perderse, llegar desordenados o duplicados. Para ello, estas opciones tendrán que ser contempladas por protocolos del nivel de transporte.

Suministra a las aplicaciones servicios de comunicaciones desde la estación emisora a la receptora.

Utiliza dos tipos de protocolos: TCP que es fiable y orientado a conexión y UDP que es no fiable y no orientado a conexión.

En este nivel se encuentran los protocolos TCP y UDP.

El protocolo TCP (Transmission Control Protocol) es un protocolo orientado a conexión que utiliza los servicios del nivel Internet. Al igual que cualquier protocolo orientado a conexión, consta de tres fases:

Establecimiento de la conexión:

Se inicia con el intercambio de tres mensajes, garantiza que los dos extremos de la transmisión estén preparados para la transferencia de datos y permite que ambos acuerden los números iniciales de secuencia (cada extremo elige un número de forma aleatoria).

Transferencia de los datos:

La unidad de datos que utiliza es el segmento y su longitud se mide en octetos. La transmisión es fiable, ya que permite la recuperación ante datos perdidos, erróneos o duplicados.

Liberación de la conexión:

Cuando una aplicación comunica que n tiene más datos que transmitir, TCP finaliza la conexión es una dirección. Desde ese momento TCP no vuelve a enviar datos en ese sentido, permitiendo que los datos circulen en el sentido contrario hasta que el emisor cierra también esa conexión.

TCP permite multiplexación, es decir, una conexión TCP puede ser utilizada simultáneamente por varios usuarios.

El protocolo UDP (User Datagram Protocol) es un protocolo que se basa en el intercambio de datagramas. UDP permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido previamente una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera.

El inconveniente de esta forma de actuación es que no hay confirmación de recepción ni de haber recibido los datagramas en el orden adecuado, debiendo ser la aplicación la que se encargue de controlarlo.

El protocolo UDP utiliza puertos y sockets y también permite la multiplexación.

Corresponde a las aplicaciones disponibles para los usuarios como pueden ser: FTP, SNMP, TELNET, etc.

Todas las aplicaciones TCP/IP utilizan el modelo cliente servidor. En este nivel se encuentran un buen número de protocolos de los cuales se van a describir los siguientes: FTP, HTTP, NFS, RPC, SMTP, SNMP, TELNET y TFTP.

(File Transfer Protocol) es el más utilizado de todos los protocolos de aplicación y uno de los más antiguos. Se utiliza para la transferencia de ficheros proporcionando acceso interactivo, especificaciones de formato y control de autentificación (aunque es posible conectarse como el usuario anonymous que no necesita contraseña).

Es uno de los protocolos más recientes. Se utiliza para manejar la consulta de hipertexto y el acceso de datos con World Wide Web (WWW). El tráfico generado por este protocolo ha pasado, debido a la influencia de Internet, a ser muy grande.

El protocolo NFS (Network File System) ha sido desarrollado por Sun Microsystems Incorporated y autoriza a los usuarios el acceso en línea a archivos que se encuentran en sistemas remotos.

(Network Time Protocol) permite que todos los sistemas sincronicen su hora con un sistema designado como servidor horario.

(Remote Procedure Call) es una llamada a un procedimiento que se ejecuta en un sistema diferente del que realiza la llamada.

(Simple Mail Transfer Protocol) es un protocolo de correo electrónico. Especifica el formato exacto de los mensajes que un cliente debe enviar desde un ordenador al servidor de otro, pero no especifica cómo debe almacenarse el correo ni con que frecuencia se debe intentar el envío de los mensajes.

(Simple Network Management Protocol) sirve para administrar los sistemas de forma remota. También se puede utilizar para supervisar el tráfico de la red.

Permite que un usuario, desde una terminal, acceda a los recursos y aplicaciones de otros ordenadores.Una vez que la conexión queda establecida, actúa de intermediario entre ambos ordenadores.

Es un protocolo destinado a la transferencia de ficheros pero sin permitir tanta interacción entre cliente y servidor como la que existe en FTP. Además, existe otra diferencia. En lugar de utilizar el protocolo TCP, utiliza UDP.

El estándar 802.4 define una topología de bus que utiliza un paquete de datos llamado "Ficha" o "señal", que pasa de una estación a otra. Como solo la estación de trabajo que posee la ficha puede transmitir información, se elimina de manera efectiva la posibilidad de que haya colisiones de datos. La siguiente figura muestra el formato del bloque de bus de token de acuerdo con el estándar 802.4 del IEEE. El campo PREAMBULO se utiliza principalmente para sincronizar la señal. Los campos DELIMITADOR DE INICIO DE BLOQUE y de DELIMITADOR DE FIN DE BLOQUE definen los limites del bloque. El campo CONTROL DE BLOQUE lleva información, ya sea de la subcapa de control lógico de enlace o del control de accese a medios, mientras que los campos DESTINO y DIRECCION FUENTE funcionan de la misma manera que en el bloque 802.3 de ethernet. El campo DIRECCION DESTINO puede contener una dirección de estación especifica, un grupo de direcciones de varias estaciones o direcciones de varios grupos diferentes. El campo INFORMACION y el campo SECUENCIAS DE VERIFICACION DE BLOQUE son idénticos a los que se examinaron en el modelo 802.3.

Inicio de bloque Control de bloque Dirección destino Información Secuencias de verificación de bloque Delimitador de bloque.

El sistema AppleTalk está implementado directamente en todo los Macintosh, por lo que resulta fácil implantar una red AppleTalk. Los sistemas se conectan con los cables adecuados, formando una red simple para compartir la impresora. Se ha de instalar el software de estación AppleWork que viene con el software de sistema de Apple. Si se requieren funciones más sofisticadas, como la comparación de archivos o la conexión a redes NetWare, se ha de instalar también AppleShare.

La computadora Macintosh de Apple incluye una interfaz hardware para LocalTalk, un sistema de cableado de bajo costo. Apple utiliza LocaTalk para conectar impresoras LaserWrite a los Macintosh, y el software que controla las comunicaciones a través del cableado LocalTalk está incluido en el software de sistema del Macintosh. El controlador de LocalTalk recibe el nombre de AppleTalk, más formalmente ANS, AppleTalk Network System (Sistema de red AppleTalk).

La arquitectura en siete niveles de AppleTalk es similar al modelo OSI (interconexión de sistemas abiertos) de la Organización de estándares internacional (ISO). AppleTalk soporta comunicaciones punto a punto para dispositivos en red. Sin embargo, el software de red que comercializa Apple, denominado AppleShare, utiliza el modelo de servidor de archivos dedicado, según el cual se utiliza un Macintosh para gestionar la red, una red que puede incluir tanto PC como Macintosh.

AppleTalk es un protocolo propietario que se utiliza para conectar ordenadores Macintosh de Apple en redes locales.

AppelTalk admite las tecnologias Ethernet y Token Ring, ademas de la propietaria LocalTalk que es un sistema de cableado con topologia de bus, propio de Apple, fácilmente configurable que permite conectar estaciones de trabajo y otros dispositivos a un entorno de red (EtherTalk es la versión que proporciona acceso a Ethernet y TokenTalk es la que lo hace con TokenRing).

Es el protocolo de acceso de enlace que proporciona los servicios básicos de transmisión de paquetes entre nodos de la red (la identificación de los nodos se realiza de forma dinámica con 8 bits).

Es el protocolo que realiza la traducción de la identificación de los nodos de AppleTalk a los de una red Ethernet o token ring (la identificación se realiza con 48 bits).

Es el protocolo que utiliza para tener acceso a la red token ring.

Es el protocolo que utiliza para tener acceso a la red Ethernet.

Es el protocolo de entrega de datagrama con un tamaño máximo de paquete de 586 bytes (en la cabecera del paquete se incluye la información de dirección de destino y comprobación de errores).

Es un protocolo que determina si un nodo de destino va a estar disponible para la comunicación. También se utiliza para determinar el tiempo que emplea un paquete en alcanzar un nodo de la red.

Es el protocolo que traduce la dirección numérica de Internet de un nodo en una dirección con nombre.

Maneja las solicitudes, respuestas y liberaciones de transacciones para garantizar la entrega de los paquetes.

Mantiene la tabla de encaminamiento con las direcciones y se comunica con otros encaminadores para determinar el estado de la red.

Es un cliente de ATP que se encarga de iniciar y terminar las sesiones entre dos nodos.

Es el encargado de mantener el mapa de red en lo referente al encaminamiento y control.

Gestiona la transmisión de datos entre dos ordenadores. Permite que ambos trasmitan a la vez(transmisión dúplex).

Mantiene la comunicación entre una estación de trabajo y una impresora.

Proporciona acceso a los archivos remotos en servidores de la red.