Universidad Central de Venezuela Facultad de Ciencias

Escuela de Computación Comunicación de Datos

Introducción a la Comunicación de Datos. Redes de Comunicación de datos Modelo de ComunicacionesComunicación de datos. Modelo de Comunicaciones.

Normas de Sistemas Abiertos

Profesora María Elena Villapol

Comunicación de Datos

Comunicación de DatosComunicación de Datos• Telecomunicación: comunicación a distancia.• Dato: es la información presentada en cualquierDato: es la información presentada en cualquier

formato acordado por las partes comunicándose. Representación de datos:• Texto• Números

I á• Imágenes• Audio• Video• Video• Voz

• Comunicación de Datos: intercambio de

Comunicación de Datos

Comunicación de Datos: intercambio de información entre dispositivos vía algún medio de transmisión.

Modelo de ComunicaciónModelo de Comunicación

Sistema fuente Sistema destino

Sistema de

Sistema fuente

Fuente Transmisor Sistema de Transmisión Receptor Destino

Comunicación de Datos

Red Telefónica PúblicaModem ModemComputador Servidor

Elementos de la Comunicación de DatosElementos de la Comunicación de Datos

Comunicación de Datos

Red de ComunicaciónRed de Comunicación

• Incluye una serie de dispositivosIncluye una serie de dispositivos interconectados para soportar la transmisión de informacióntransmisión de información.

• Un ejemplo de una red de comunicación es el sistema telefónico y la Internetes el sistema telefónico y la Internet.

Comunicación de Datos

Ejemplos de dispositivos que se pueden icomunicar

Relojes Bluetooth

switch

Comunicación de Datos

Criterios de RedCriterios de Red

• RendimientoRendimiento– Retardo

Throughput– Throughput• Confiabilidad• Seguridad

Comunicación de Datos

Tipos de ConexiónTipos de Conexión

enlaceestación estación

Punto-a-punto

estación estación

enlace

estación

Comunicación de Datos

Multipunto

TopologíasTopologías

Topología

Mesh Anillo Bus Estrella

Comunicación de Datos

MeshMesh

estaciónestación

estaciónestación

Comunicación de Datos

estaciónestación

EstrellaEstrella

estación estaciónestaciónestación

Comunicación de Datos

BusBus

estación estación estaciónestación

Fin cableFin cable Fin cable

Comunicación de Datos

AnilloAnillo

estación estación

estación estaciónrepetidorrepetidor

repetidorrepetidor

repetidor

repetidor

estación estación

Comunicación de Datos

Topología híbridaTopología híbrida

Comunicación de DatosStation = estación

Clasificación de las Redes de C i ióComunicación

Redes de Computadores

LANs MANs WANs

LANs

Baja Velocidad

WLANs

IEEE 802.11

METRO ETHERNET

Conmutada porPaquetes

Baja Velocidad

Conmutada por Circuito

ISDN

WWANs

UMTSBaja Velocidad

IEEE 10-BASE-TIEEE 802.5

HOME RF

WPANS

Baja Velocidad

X.25

xDSL CDMA2000

Alta Velocidad Bluetooth Alta Velocidad

Comunicación de Datos

Fast Ethernet Gigabit Ethernet

Frame RelayATM

Interconexión de RedesInterconexión de Redes

Comunicación de Datos

Interconexión de Redes: dos LANs y t WANcuatro WANs

Comunicación de Datos

Diseño de Redes: Conceptos Bá iBásicos

• Capas o Niveles: las redes usualmente se dividen en capas o p pniveles con funciones específicas.

• Protocolo: las reglas y convenciones que rigen la comunicación entre entidades remotascomunicación entre entidades remotas.

• Jerarquía de protocolos: organización de las capas que implementan los protocolos.

• Arquitectura de red: conjunto de capas y protocolos.• Pila de protocolos: una lista de protocolos usada por una

arquitectura de red.q• Interfaz: define el límite entre cada capa y los servicios que

una capa inferior le ofrece a una superior.

Comunicación de Datos

Modelos de ReferenciaModelos de Referencia

• Diversas arquitecturas de red han • Open System Interconnection sido definidas.

• Ellos son denominados modelos de referencia.L á id OSI TCP/IP

(OSI).• Desarrollado por la International

Organization for Standardization (ISO)• Los más conocidos: OSI, TCP/IP. (ISO)

• Es una referencia para el desarrollo de protocolos de comunicación.

• Tiene la finalidad de permitir la comunicación entre equipos de diferentes vendedores y

f t l d d d lmanufactureros alrededor del mundo.

Comunicación de Datos

Terminología según OSITerminología según OSI

• Capa N: especifica cualquier capa.p p q p• Capa N-1: es la capa inmediatamente inferior a la capa

N.• Capa N+1: es la capa inmediatamente superior a la

capa N. • Entidad-N: es un elemento activo dentro de una capa N• Entidad-N: es un elemento activo dentro de una capa N

que incluye un conjunto de las capacidades definidas para esa capa.

• Protocolo-N: definen el conjunto de reglas y formatos (semántica y sintaxis) que rigen la comunicación entre entidades N.

Comunicación de Datos

entidades N.

Comunicación entre capasComunicación entre capas

• Comunicación entre capas adyacentes:Comunicación entre capas adyacentes: la capa N se comunica con la capa N+1 y N-1N 1.

• Comunicación entre entidades-N pares (comunicación entre entidades pares):(comunicación entre entidades pares):se establece entre entidades de una misma capa pero localizadasmisma capa pero localizadas remotamente.

Comunicación de Datos

Comunicación entre capasComunicación entre capasSistema A Sistema B

Entidad de la Capa N+1Capa N+1 Entidad de la

Capa N+1

Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)

Entidad de la Capa N

Capa N Entidad de la Capa N

Comunicación entre entidades pares

( o comunicación horizontal)

Servicio a la capa N

Comunicación de Datos

Entidad de la Capa N-1

Capa N-1 Entidad de la Capa N-1

ServicioServicio

• Una capa N-1 ofrece servicios a la capa N.p p• Un servicio es una capacidad de la capa N-1 y las

capas por debajo de ellas y que se ofrece en los límites t l N N 1entre la capa N y N-1.

• La capa N se denomina usuario del servicio y la capa N-1 y las que están por debajo se denominanN 1 y las que están por debajo se denominan proveedor del servicio.

• Punto de Acceso al Servicio (Service Access Point, SAP) d fi l t l l l i i d lSAP): define el punto en el cual los servicios de la entidad de la capa N-1 son provistos a una entidad de la capa N .

Comunicación de Datos

p– Un SAP está identificado unívocamente por una

dirección.

ServicioServicio

Usuario del Usuario delComunicación entre

entidades paresUsuario del Usuario delComunicación entre

entidades paresUsuario del Servicio A

Usuario del Servicio B

entidades pares ( o comunicación horizontal)

Usuario del Servicio A

Usuario del Servicio B

entidades pares ( o comunicación horizontal)

Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)

Comunicación entre capas adyacentes ( o comunicación vertical)

SAP SAPSAP SAP

Proveedor del ServicioProveedor del Servicio

Comunicación de Datos

Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio

• Requerimiento (Request): es invocada por el usuario q ( q ) pdel servicio para requerir un servicio del proveedor.

• Indicación (Indication): es usada por el proveedor del i i tifi l l i d l i i l tservicio para notificarle al usuario del servicio que la otra

entidad par ha invocado una primitiva de requerimiento o el proveedor mismo ha generado un evento.

• Respuesta (Response): es usada por el usuario del servicio para reconocer el recibimiento de una primitiva de indicación del proveedor del serviciode indicación del proveedor del servicio.

• Confirmación (Confirmation): es usada por el proveedor del servicio para notificarle al usuario del

Comunicación de Datos

p pservicio que requirió el servicio que la actividad iniciada por el requerimiento se ha completado exitosamente.

Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio

Usuario Usuario

A B

Comunicación entre entidades pares

( o comunicación horizontal)

Requerimiento Confirmación Respuesta Indicación

SAP SAP

Proveedor del Servicio

SAP SAP

Comunicación de Datos

Primitivas de Servicio de un Servicio de l C d T tla Capa de Transporte

• T-CONNECT RequestT CONNECT.Request• T-COONECT.Indication

T CONNECT R• T-CONNECT.Response• T-COONECT.Confirmation

Comunicación de Datos

Primitivas de Servicio de un Servicio de l C d T tla Capa de Transporte

U i Usuario

Aplicación:Transferencia de A hi ( li t )

Usuario Usuario

B Aplicación:Transferencia de

Comunicación entre entidades pares

( o comunicación horizontal)Archivos (cliente) Archivos (servidor)

Requerimiento Confirmación Respuesta IndicaciónRequerimiento

TSAP TSAP

Confirmación Respuesta Indicación

Proveedor del Servicio

TSAP TSAP

Comunicación de Datos

Secuencias de Ocurrencias de las Primitivas de ServicioPrimitivas de Servicio

• Las primitivas de servicio deben ocurrir en un determinado orden.

• Esto generalmente está descrito en laEsto generalmente está descrito en la especificación del servicio de la capa o protocolo particular.protocolo particular.

• Los diagramas de conexión de tiempoconstituyen una herramienta gráfica paraconstituyen una herramienta gráfica para mostrar el orden temporal en que ocurren esta secuencia de eventos

Comunicación de Datos

esta secuencia de eventos.

Secuencias de Ocurrencias de las P i iti d S i iPrimitivas de Servicio

Proveedor del ServicioUsuario del Servicio Usuario del Servicio

T-CONNECT.RequestT-CONNECT.Indication

T-CONNECT.Response

T-CONNECT.Confirm

Comunicación de Datos

Modos de ComunicaciónModos de Comunicación

• Modo orientado a conexión: implica el establecimiento pde una conexión previo a la transferencia de la información.

ió i ió t d á– una conexión es una asociación entre dos o más entidades pares.

– La habilidad de establecer, liberar y transferir dataLa habilidad de establecer, liberar y transferir data sobre una conexión es provista a las entidades N por la capa N-1. L f i l d t bl i i t d– Las fases involucradas son: establecimiento de una conexión, transferencia de datos y liberación de la conexión.

Comunicación de Datos

Modos de ComunicaciónModos de Comunicación

• Modo no orientado: las unidades de dataModo no orientado: las unidades de data son transferidas entre entidades de la una capa N sin necesidad de establecer unacapa N sin necesidad de establecer una conexión

Comunicación de Datos

Unidades de DatosUnidades de Datos

• Información de Control de Protocolo – N (PCI-N):( )información intercambiada entre las entidades N pares para coordinar su operación conjunta.D t d U i N t fi t tid d N• Data de Usuario – N: se transfiere entre entidades N a nombre de las entidades N+1 a la cual se les está otorgando el servicio.

• Unidad de data de Protocolo – N (PDU-N): es la unidad especificada por el protocolo y que contiene PCI-N y posiblemente data del usuario NN y posiblemente data del usuario–N.

• Unidad de Data de Servicio – N (SDU-N): consiste de data del usuario e información de control y es

Comunicación de Datos

ytransferida entre las entidades N+1 pares y la cual no es interpretada por las entidades N.

Unidades de DatosUnidades de Datos

Capa N+1 PDU-(N+1)Capa N+1 PDU-(N+1)

CapaNSDU-(N)PCI-(N)

CapaNSDU-(N)PCI-(N)

Capa N

PDU-(N)

Capa N

PDU-(N)

Comunicación de Datos

Elementos de la Operación de una Capa

• Identificación del Protocolo: Un identificador del protocolo – N identifica un protocolo de la capa N.

• Conexión multi punto: Una conexión multi punto es la f ilid d d d i d t d h / dfacilidad de poder enviar data de una a muchas y/o de muchas a un punto final de una conexión.

• Multiplexación / De multiplexacion: Cuando unaMultiplexación / De multiplexacion: Cuando una función de la capa N usa una conexión N-1 para soportar más de una conexión N, se dice que se han multiplexado dichas conexiones La de multiplexación esmultiplexado dichas conexiones. La de multiplexación es la función inversa a la multiplexación .

Comunicación de Datos

Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa

• División / Recombinación: Cuando una función de la capa N usa más de una conexión N-1 para soportar una conexión N, se dice que se han dividido dicha conexión. C t l d fl j l l fl j t d t• Control de flujo: regula el flujo entre capas adyacentes o dentro de una capa. – Control de flujo entre pares: regula la tasa a la cualControl de flujo entre pares: regula la tasa a la cual

los PDUs se intercambian entre entidades N.– Control de flujo en el límite del servicio: que regula

l t l l l SDU t fi tla tasa a la cual las SDUs se transfieran entre una entidad N y otra entidad N-1.

Comunicación de Datos

Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa

• Segmentación / Re ensamblado: La función de gsegmentación ejecutada por una entidad N divide una SDU N en múltiples SDUs N. Bl / D bl L f ió d bl• Bloqueo / Desbloqueo: La función de bloqueo ejecutada por una entidad N une múltiples SDUs N en una PDU N.

• Concatenación / Separación: La concatenación es ejecutada por una entidad N para unir varios PDUs N en una SDU N 1una SDU N-1.

Comunicación de Datos

Elementos de la Operación de una CapaElementos de la Operación de una Capa

• Secuenciamiento: es realizado por una entidad N se prefiere al hecho de mantener el orden en que las SDUsN son enviadas a la capa N-1.R i i t f ió d• Reconocimiento: es una función usada por una entidad N para informar a la entidad que envío un PDU N que este fue recibido.

• Reajuste (reset) consiste en llevar a las correspondientes entidades N a un estado determinado, pudiendo ocurrir perdidas o duplicaciones de datapudiendo ocurrir perdidas o duplicaciones de data.

• Control de errores: Son funciones ejecutadas por un entidad N para detectar y / o corregir errores de PDUs N

Comunicación de Datos

p y gocasionados por los servicios provistos por la capa N-1.

•

Estructura en capas

Comunicación entre Capas Adyacentes

Aplicación

ó

Aplicación

Comunicación entre

Sesión

Presentación

Sesión

PresentaciónComunicación entre Capas Paralelas

Red

Transporte

Red

Transporte

Física

Enlace de Datos

Física

Enlace de Datos

Comunicación de DatosMedio Físico (Transmisión de la Información)

Capa de AplicaciónCapa de Aplicación

• Las funciones de estas capas van aLas funciones de estas capas van a depender del proceso de aplicación. Ejemplos de aplicaciones son laEjemplos de aplicaciones son la transferencia de archivos, acceso remoto de terminales y el intercambio dede terminales y el intercambio de mensajes.

Comunicación de Datos

Capa de AplicaciónCapa de Aplicación

Comunicación de Datos

Capa de PresentaciónCapa de Presentación

• negociación y renegociación del sintaxis de g y gtransferencia;

• representación del sintaxis abstracta elegida por las tid d d li ió l i ióentidades de aplicación en la negociación o re

negociación de la sintaxis de transferencia, incluyendo el formato y las transformaciones de propósito especial (por ejemplo, compresión de datos);

• restauración de la sintaxis previamente negociada ante la ocurrencia de ciertos acontecimientosla ocurrencia de ciertos acontecimientos.

• uso de los servicios de sesión.

Comunicación de Datos

Capa de SesiónCapa de Sesión

• establecimiento y liberación de una conexión entre entidades de la capa de presentación en el ámbito de sesión con la finalidad de establecer un dialogo o terminar el mismo, respectivamente;

• transferencia de la data en modo normal o expedito (implica un manejo expedito de las SDUs de la capa de sesión);

• gestión de las interacciones; el intercambio de datos asociado a un dialogo puede ser duplex en cuyo caso la información se transfiere en forma simultánea, o half duplex, cuando el intercambio es alternado.

• sincronismo de la conexión: permite definir puntos de sincronismo. Si la conexión se rompe en algún punto, el dialogo puede re iniciarse en un punto de sincronismo acordado.

• reporte de excepciones: consiste en la notificación de excepciones

Comunicación de Datos

a la capa superior o las cuales no son recuperables.

Capa de SesiónCapa de Sesión

Comunicación de Datos

Capa de TransporteCapa de Transporte

• mapping de direcciones de transporte en direcciones de red; • multiplexación de conexiones de transporte (end-to-end) en

conexiones de red; • establecimiento y liberación de conexiones de transporte; y p ;• control de las secuencias end-to-end en conexiones individuales; • detección de error end-to-end y supervisión necesaria de la calidad

del servicio;del servicio; • recuperación de error end-to-end; • segmentación, bloqueo, y concatenación end-to-end;

t l d fl j d t d i i di id l• control de flujo end-to-end en conexiones individuales; • funciones de supervisión; • transferencia apresurada de las SDUs; y

Comunicación de Datos

• suspensión / reasumir.

Capa de Transporte: SegmentaciónCapa de Transporte: Segmentación

Comunicación de Datos

Capa de RedCapa de Red

• encaminamiento y tareas de relevo; • conexiones de red; • multiplexación de las conexiones de red; • segmentación y bloqueo;segmentación y bloqueo; • detección de errores; • recuperación de errores;

i i t• secuenciamiento; • control de flujo; • transferencia de datos apresurada; • reset; • selección del servicio; • mapping entre direcciones de red y direcciones de la capa de

Comunicación de Datos

mapping entre direcciones de red y direcciones de la capa de enlace de datos;

• gerencia de capa de red.

Capa de Enlace de DatosCapa de Enlace de Datos

• mapping de SDUs de la capa de enlace de datos en PDUs de esta misma capa;

• identificación e intercambio del parámetro;• detección de error; ;• encaminamiento y relevo; y • gerencia de capa de la trasmisión de datos.• establecimiento y liberación de la conexión de enlace de datos;• establecimiento y liberación de la conexión de enlace de datos;• transmisión de data en modo orientado a conexión / modo no

orientado a conexión;di i ió d l ió d l d d t• división de la conexión de enlace de datos;

• control de la secuencia; • el delimitación y sincronización.

Comunicación de Datos

Capa FísicaCapa Física

• activación y desactivación de la conexiónactivación y desactivación de la conexión física;

• transmisión de la SDU física;• transmisión de la SDU física;• multiplexacion; y• gestión de la capa física.

Comunicación de Datos

Capa FísicaCapa Física

Comunicación de Datos

Transmisión de la informaciónTransmisión de la información

Aplicación AplicaciónDATAAH

Sesión

Presentación

Sesión

PresentaciónDATAPH

DATASH

Red

Transporte

Red

TransporteDATATH

DATARH

Física

Enlace de Datos

Física

Enlace de DatosDATADH

BITS

DT

Comunicación de Datos

BITS

H: header -> encabezado T: tail -> cola

Capas punto a punto y fin a finCapas punto a punto y fin a fin

Comunicación de Datos

ProtocolosProtocolos

• Sintaxis:Sintaxis:– Formato de la data, el orden en que la misma

se presentase presenta.• Semántica:

Significado de cada sección– Significado de cada sección.• Timing:

– Cuando la data debe ser enviada.– Cuan rápida debe ser enviada.

Comunicación de Datos

Modelo TCP/IPModelo TCP/IP

Aplicación Aplicación

Sesión

Presentación No especificado

Red

Transporte

Red

Transporte

Física

Enlace de DatosAcceso de Red

TCP: Transmission Control

Comunicación de DatosTCP/IPOSI

TCP: Transmission Control ProtocolIP: Internet Protocol

Pilas de Protocolos de TCP/IPPilas de Protocolos de TCP/IP

Comunicación de Datos

DireccionamientoDireccionamiento

• Direcciones físicasDirecciones físicas.• Direcciones lógicas.

P t• Puertos.• Direcciones específicas.

Comunicación de Datos

Relación entre las direcciones y las capas

Comunicación de Datos

Direcciones físicasDirecciones físicas

Comunicación de Datos

Ejemplo de Direccionamiento Lógico y E l i t TCP/IPEncapsulamiento en TCP/IP

Comunicación de Datos

Ejemplo de Direcciones de PuertosEjemplo de Direcciones de Puertos

Comunicación de Datos

EstandarizaciónEstandarización

• Los usuarios pueden escoger entre variosLos usuarios pueden escoger entre varios proveedores, los cuales ofrecen productos compatibles.p

• Aumenta la competencia y mantiene productos a costos más bajos.p j

Comunicación de Datos

Organismos de EstandarizaciónOrganismos de Estandarización

• International Standards Organization (ISO)International Standards Organization (ISO)• International Telecommunication Union

(ITU). Comprende estos sectores:(ITU). Comprende estos sectores:– Radiocommunications (ITU-R)

Telecommunications (ITU T)– Telecommunications (ITU-T)• Institute of Electrical and Electronics

E i (IEEE)Engineers (IEEE)• American National Standards Institute

(ANSI) > USAComunicación de Datos

(ANSI) -> USA

EstandarizaciónEstandarización

• Forums– ATM Forum– WAP Forum– WiMax Forum– Otros

• Agencias regulatorias– CONATEL (Venezuela)

FCC (USA)– FCC (USA)• Estándares de la Internet

– IETF:

Comunicación de Datos

IETF:• Desarrolla RFCs y Internet draft.

Tipos de EstándaresTipos de Estándares

• De FactoDe Facto.• De Jure.

Comunicación de Datos