Una red de computadoras se caracteriza por la interacción de elementos de hardware y software con el fin de proveer un servicio de voz, datos o video al usuario. Los elementos de hardware permiten el enlace entre computadoras. En cambio, los elementos de software son los pasos o "protocolos" a seguir para el envío y recepción de datos entre computadoras.
El protocolo TCP-IP es el protocolo standard de la red Internet. Este protocolo está compuesto por las siguientes capas:
· Capa de aplicación.
· Capa de transporte.
· Capa de enrutamiento.
· Capa de interfase.
Cuando la aplicación cliente requiere de los servicios de la aplicación servidor, dicha aplicación solicita los servicios de red al sistema operativo a través de una interfaz de programación de servicios TCP-IP "API socket BSD".
Un socket es un descriptor que un proceso cliente utiliza para establecer comunicación con el proceso servidor. Este descriptor sirve para identificar: el protocolo, el proceso - cliente, la dirección - cliente, el proceso - servidor y la dirección - servidor.
Cuando una aplicación hace uso de los servicios de la capa de aplicación para el envío de datos cada capa debe incluir: los parámetros del protocolo de comunicación entre capas adyacentes y los parámetros del protocolo de comunicación entre capas iguales. Una vez que cada capa haya incluido los parámetros antes mencionados, los datos de la aplicación se encuentran encapsulados por los parámetros de control de cada capa. Cuando los datos encapsulados llegan al computador destino ocurre un proceso de de-encapsulamiento en cada capa estableciendo de esta manera la comunicación entre capas iguales.
Los servicios que ofrecen cada una de las capas determinan la manera como los datos de la aplicación son enviados y/o recibidos entre capas iguales. El servicio que ofrece una capa puede ser de cuatro tipos:
Servicio orientado a conexión.
Servicio no orientado a conexión.
Servicio de conexión punto a punto.
Servicio de conexión de salto en salto.
Se dice que un momento de congestión ocurrió cuando el buffer de datos recibidos se encuentra completamente lleno. Sí el momento de congestión persiste, los datos recibidos no pueden ser procesados.
En las siguientes secciones analizaremos:
Los parámetros de comunicación entre protocolos adyacentes y los parámetros del protocolo de comunicación entre capas iguales del protocolo TCP-IP.
El proceso de encapsulamiento y de-encapsulamiento de datos a partir de los datos a ser transmitidos por una aplicación.
Los protocolos que analizaremos son: TCP, UDP, IP, ARP, ICMP y los protocolos de resolución de nombres por direcciones IP: archivo hosts y Domain Name System DNS.
Historia:
El protocolo de Internet (IP) y el protocolo de transmisión (TPC) , fueron desarrollados inicialmente en 1973 por el informático estadounidense Milton CERF como parte de un proyecto dirigido por el ingeniero norteamericano Robert Kahn y patrocinado por la agencia de programas avanzados de investigación (ARPA, siglas en ingles) del departamento estadounidense de defensa , Internet comenzó siendo una red informática de arpa (llamada ARPAnet) que conectaba redes de ordenadores de varias universidades y laboratorios en investigación en estados unidos . Word Wibe Web se desarrolló en 1989 por el informático británico Timonthi Berners-Lee para el consejo europeo de investigación nuclear (CERN, siglas en francés).
Que es y arquitectura de TCP/IP
TCP/IP es el protocolo común utilizado por lo ordenadores conectados a Internet, de manera que estos puedan comunicarse entre si. Hay que tener en cuata que en Internet se encuentran conectados ordenadores de clase muy diferentes y con hardware y software incompatibles en muchos casos, además de todos los medios y formas posibles de conexión .aquí se encuentra una de las grandes ventajas del TCP/IP, pues este protocolo se encarga de que la comunicación entre todos los medios y formas posibles de conexión.
TCP/IP no es el único protocolo, si no que es en realidad lo que se conoce con este nombre es un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI. Lo dos protocolos mas importantes mas importantes son el TCP (transmisión control protocolo) y el IP (Internet protocol), que son los que dan nombre al conjunto.
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Introducción:
Introducción al modelo TCP/IP
El TCP/IP tiene sus orígenes en un proyecto de investigación llevado a cabo por el DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) en los Estados Unidos en 1969.
Este proyecto consistía en una red experimental, la red ARPANET que comenzó a ser operativa durante 1975 constituyendo un éxito, durante este periodo se implementaron los protocolos TCP/IP.
Se sugirió en un principio la idea de la implementación de la conmutación de paquetes frente a la conmutación de circuitos, decidiéndose que este modelo debería ser la base para la comunicación de los ordenadores militares debido a la seguridad que esto proporcionaba en caso de ataques, la interrupción de un nodo de comunicaciones no implicaría la interrupción automática de las mismas.
En 1983 fue adoptado como estándar el nuevo conjunto de protocolos y todos los nodos de la red ARPANET pasaron a utilizarlo, la utilización de estos protocolos en los sistemas UNIX supuso un último empuje hacia su actual situación de utilización masiva.
A finales de 1983 la red ARPANET se dividió en dos subredes, MILNET y una nueva y más reducida ARPANET. Al conjunto de estas redes se las denominó Internet. En 1990 ARPANET desaparece, pero Internet se convierte en la red de redes.
Organización en capas
En el modelo TCP/IP o Internet se divide en 4 niveles:
Nivel de Aplicación. Proporciona una comunicación entre procesos o aplicaciones en sistemas distintos. Además se ocupa de las necesidades de presentación y sesión. En realidad es un conjunto de protocolos como TELNET, FTP, HTTP, y SNMP.
Nivel de transporte. Se establece una comunicación extremo-a-extremo en la que se realiza un control del flujo de información. Los protocolos son el TCP y el UDP.
Nivel de Internet. Se encarga de conectar equipos que están en redes diferentes.
Nivel de acceso a la red. Es el nivel más bajo y la que se relaciona más directamente con el hardware. Este nivel es el responsable del intercambio de datos entre dos sistemas conectados a una misma red. Controla el interfaz de acceso entre el sistema final y la subred de comunicaciones.
Nivel físico. Coincide con el nivel físico del modelo OSI.
Comparación modelo OSI/TCP/IP
La similitudes entre ambos modelos son muchas, como podemos ver ambos se basan en una pila de protocolos independientes con capas bastante similares.
MODELO OSI
Como es obvio también poseen muchas diferencias. El modelo OSI nos introduce tres conceptos básicos: servicios, interfaces y protocolos, haciendo explícita la distinción entre estos conceptos.
Cada capa ofrece unos servicios determinados a su capa superior, estos nos indican que es lo que hace la capa.
En TCP/IP no se hizo esta distinción lo que, por eso podemos decir que los protocolos del modelo OSI están mejor escondidos que en el modelo TCP/IP.
Podemos también señalar otra diferencia importante en el modelo de capas, el modelo OSI soporta servicios sin conexión y orientados a conexión en el nivel de red pero en el nivel de transporte solo acepta servicios orientados a conexión, en TCP/IP la capa Internet funciona sin conexión y la capa de transporte nos puede ofrecer servicios sin conexión (UDP) u orientados a conexión (TCP).
El modelo OSI se traduce en una mayor complejidad, un elevado número de capas en las que a veces se repiten funciones lo que hace que en la mayoría de los sistemas no se lleguen a implementar todas.
Preguntas Teóricas
Pregunta 1 (5 puntos) Describa el modelo de capas TCP/IP.
Pregunta 2 (10 puntos) Un bridge (puente) utiliza la siguiente política: • si la LAN origen y destino son iguales, descarta el frame • si la LAN origen y destino son diferentes, reenvía el frame al puerto correspondiente de la LAN destino • si la LAN destino es desconocida, utiliza flooding (envía por todos los puertos). Describa que problema puede ocasionar este protocolo, mencione cómo se soluciona.
Pregunta 3 (10 puntos) Describa en qué escenario se utiliza el protocolo RARP y su funcionamiento.
Pregunta 4 (10 puntos) Mencione y explique los campos más importantes de los segmentos TCP y UDP.
Problemas Prácticos
Se desea analizar y mejorar el comportamiento de un algoritmo de enrutamiento link-state en una topología particular como la de la figura, en la que hay dos grupos de redes interconectadas por un haz de enlaces paralelos.
Se pide:
a) Describa en términos generales el funcionamiento de un algoritmo de enrutamiento del tipo “link state” (OSPF).
b) ¿Cómo estima que el mismo se comportará en una topología como la de la figura? ¿Que problemas podrían ocurrir en situaciones de alto tráfico y congestión? Estudiar en particular los casos de tráfico mayor a 2048 kbps y entre 1024 y 2048 kbps.
c) Proponga y especifique en un lenguaje de alto nivel, un mecanismo para estimar el ancho de banda de los enlaces. Este mecanismo deberá ser lo menos intrusivo posible, por lo que se sugiere aprovechar el envío de LSAs (Link State Advertisements) para ello. Suponga que puede marcar el tiempo al momento de salida/entrada del paquete al enlace, y los routers tienen su tiempo exactamente sincronizado.
d) ¿Cómo puede mejorar la situación de la parte (b) el conocer el ancho de banda de los enlaces, para la selección del mejor camino?
Estimados Participantes; leer bien y desarrolle las pregunta.
Atención estudiantes
- La duración del examen de 3 horas.
- El examen debe realizarse sin material.
- Se debe responder al menos el equivalente a 15 puntos en las preguntas teóricas.
- El puntaje mínimo de aprobación es de 60 puntos.
- para todos los ejercicios, suponga que dispone de los tipos de datos básicos (p.ej. lista, cola, archivo, string