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Protocolos y modelos

protocolos y modelos

Los protocolos y modelos son fundamentales en el mundo de las redes informáticas. En CCNA, el estudio de estos temas es clave para comprender cómo funcionan las redes y cómo garantizar su rendimiento óptimo.

Las reglas

La comunicación es la clave para establecer conexiones entre dispositivos y para transmitir información de un lugar a otro. Sin embargo, para que la comunicación sea eficiente, se deben seguir ciertas reglas.

Fundamentos de la comunicación

En una red informática, la comunicación se establece entre dos dispositivos mediante el intercambio de mensajes. Estos mensajes pueden ser de diferentes tipos, como mensajes de control, mensajes de datos y mensajes de error. Además, cada mensaje contiene una serie de campos, que incluyen la dirección de origen y la dirección de destino, el tipo de mensaje y los datos específicos del mensaje.

Protocolos de comunicación

Para que los dispositivos puedan comunicarse entre sí, deben seguir un conjunto de reglas o protocolos. Estos protocolos especifican cómo se establece la comunicación, cómo se intercambian los mensajes y cómo se manejan los errores. Los protocolos de comunicación también establecen la forma en que se codifican los mensajes, se encapsulan y se transmiten.

Establecimiento de reglas

El establecimiento de reglas es fundamental para establecer una comunicación efectiva en una red informática. Los dispositivos deben seguir un conjunto de reglas comunes para comunicarse entre sí. Estas reglas incluyen la forma en que se establecen las conexiones, cómo se manejan los errores y cómo se termina la comunicación.

Requisitos de protocolo de red

Los requisitos de protocolo de red son aquellos que deben cumplirse para que la comunicación sea efectiva. Estos requisitos incluyen la fiabilidad, la eficiencia, la seguridad y la escalabilidad. Los protocolos de red deben garantizar que los mensajes se entreguen sin errores, en el menor tiempo posible y de manera segura.

Codificación de los mensajes

La codificación de los mensajes es el proceso de convertir los datos en una forma que pueda ser transmitida a través de la red. Los mensajes se codifican en bits, que se transmiten a través de la red. La codificación de los mensajes también puede incluir la compresión de los datos para reducir el tamaño del mensaje y la encriptación de los datos para garantizar la seguridad.

Formato y encapsulamiento de los mensajes

El formato y encapsulamiento de los mensajes se refiere a la forma en que se estructuran los mensajes antes de ser transmitidos a través de la red. Los mensajes se estructuran en diferentes capas, cada una con un propósito específico. Estas capas incluyen la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de red y la capa de enlace de datos.

Tamaño del Mensaje

El tamaño del mensaje es importante porque afecta la eficiencia de la transmisión. Los mensajes demasiado grandes pueden aumentar el tiempo de transmisión y la posibilidad de errores. Los mensajes demasiado pequeños pueden aumentar el número de mensajes y, por lo tanto, aumentar el tiempo de transmisión.

Sincronización del Mensaje

La sincronización del mensaje es importante para garantizar que los mensajes se transmitan en el orden correcto y sin errores. Esto se logra mediante la inclusión de señales de sincronización en el mensaje. Estas señales indican el comienzo y el final del mensaje, así como la ubicación de los diferentes campos del mensaje.

Opciones de Entrega del Mensaje

Las opciones de entrega del mensaje se refieren a la forma en que se transmiten los mensajes a través de la red. Estas opciones incluyen el envío unicast, multicast y broadcast. Unicast se refiere a la transmisión de un mensaje a un único destinatario, multicast se refiere a la transmisión de un mensaje a varios destinatarios y broadcast se refiere a la transmisión de un mensaje a todos los dispositivos en la red.

comunicacion

Protocolos

Los protocolos son fundamentales para garantizar una comunicación efectiva entre dispositivos. Cada protocolo tiene una función específica que contribuye al éxito de la comunicación en red.

Descripción general del protocolo de red

Un protocolo de red es un conjunto de reglas y procedimientos que permiten la comunicación entre dispositivos en una red. Los protocolos de red se utilizan para definir la forma en que se transmiten los datos entre los dispositivos, establecer la conexión entre los dispositivos, gestionar la transferencia de datos y controlar el flujo de datos.

Existen diferentes tipos de protocolos de red, cada uno con una función específica. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para establecer una conexión entre dos aplicaciones de software que se ejecutan en diferentes dispositivos. Los protocolos de capa de transporte se utilizan para gestionar la transferencia de datos entre los dispositivos. Los protocolos de capa de red se utilizan para enrutar los datos a través de la red y los protocolos de capa de enlace de datos se utilizan para gestionar la transferencia de datos entre dispositivos conectados directamente.

Funciones del protocolo de red

Los protocolos de red tienen varias funciones importantes en una red, incluyendo:

  1. Establecer la conexión: los protocolos de red se utilizan para establecer una conexión entre los dispositivos. Esto implica la negociación de parámetros de conexión, como el tamaño del paquete y el tipo de conexión.
  2. Transferir datos: los protocolos de red se utilizan para gestionar la transferencia de datos entre los dispositivos. Esto implica fragmentar los datos en paquetes y enviarlos a través de la red.
  3. Controlar el flujo de datos: los protocolos de red se utilizan para controlar el flujo de datos entre los dispositivos. Esto implica gestionar la cantidad de datos que se envían en un momento dado para evitar la congestión de la red.
  4. Detectar errores: los protocolos de red se utilizan para detectar y corregir errores en la transmisión de datos. Esto implica el uso de técnicas de detección de errores, como la suma de comprobación o CRC.

Interacción de protocolos

Los protocolos de red trabajan juntos para garantizar una comunicación efectiva entre los dispositivos. En una red, los protocolos de diferentes capas interactúan entre sí para garantizar la transferencia de datos. Por ejemplo, los protocolos de capa de aplicación, como HTTP y SMTP, utilizan los protocolos de capa de transporte, como TCP y UDP, para transferir datos a través de la red. A su vez, los protocolos de capa de transporte utilizan los protocolos de capa de red, como IP, para enrutar los datos a través de la red.

Suites de protocolos

Los protocolos son el lenguaje que utilizan los dispositivos para comunicarse entre sí. Un conjunto de protocolos de red es un grupo de protocolos que se utilizan juntos para permitir la comunicación entre dispositivos en una red.

Conjunto de protocolos de red

Un conjunto de protocolos de red es un grupo de protocolos que trabajan juntos para proporcionar servicios de red. Los conjuntos de protocolos se utilizan para permitir la comunicación entre dispositivos en una red y para proporcionar servicios de red, como el correo electrónico, la transferencia de archivos y la navegación web. Los conjuntos de protocolos de red más comunes son TCP/IP, IPX/SPX y NetBEUI.

Evolución de los conjuntos de protocolos

Los conjuntos de protocolos de red han evolucionado a lo largo del tiempo. El primer conjunto de protocolos de red fue el conjunto de protocolos ARPANET, que se utilizó para conectar las primeras redes de computadoras. ARPANET fue el precursor de Internet y sentó las bases para los conjuntos de protocolos de red modernos.

El conjunto de protocolos TCP/IP

El conjunto de protocolos TCP/IP es el conjunto de protocolos de red más comúnmente utilizado en todo el mundo. TCP/IP es el protocolo utilizado para la comunicación en Internet. TCP/IP consta de dos protocolos principales: TCP (Transmission Control Protocol) y IP (Internet Protocol).

El proceso de comunicación TCP/IP

El proceso de comunicación TCP/IP consta de cuatro etapas principales:

  1. Capa de aplicación: La capa de aplicación es la capa más alta del modelo de referencia TCP/IP. En esta capa se realizan todas las tareas de la aplicación, como el correo electrónico, la transferencia de archivos y la navegación web.
  2. Capa de transporte: La capa de transporte es responsable de la entrega de datos entre las aplicaciones. La capa de transporte utiliza dos protocolos principales: TCP y UDP.
  3. Capa de Internet: La capa de Internet es responsable de enrutar los paquetes de datos a través de la red. El protocolo principal utilizado en esta capa es el protocolo IP.
  4. Capa de acceso a la red: La capa de acceso a la red es la capa más baja del modelo de referencia TCP/IP. Esta capa es responsable de la entrega física de los datos a través de la red.
OSI-TCP-Model

Organizaciones estándares

Los estándares son esenciales para garantizar la interoperabilidad y la compatibilidad entre los diferentes dispositivos y sistemas.

Estándares abiertos

Los estándares abiertos son aquellos que están disponibles públicamente y que pueden ser utilizados por cualquier persona o entidad sin restricciones. Estos estándares son importantes porque promueven la interoperabilidad y la competencia, al permitir que diferentes dispositivos y sistemas trabajen juntos sin problemas.

En el ámbito de las redes, uno de los estándares abiertos más importantes es el protocolo TCP/IP, que es el protocolo de comunicaciones utilizado en internet. Este protocolo especifica cómo los datos se transmiten entre dispositivos en la red, y es esencial para garantizar que diferentes dispositivos y sistemas puedan comunicarse entre sí.

Otro estándar abierto importante es el estándar Ethernet, que especifica cómo se transmiten los datos a través de cables de cobre o fibra óptica. Este estándar es ampliamente utilizado en las redes de área local (LAN) y es compatible con una amplia gama de dispositivos y sistemas.

Estándares de internet

Los estándares de internet son aquellos que se utilizan específicamente en la red global de internet. Estos estándares son desarrollados y mantenidos por la Internet Engineering Task Force (IETF), una organización sin fines de lucro que se dedica a desarrollar estándares abiertos para internet.

Uno de los estándares más importantes desarrollados por la IETF es el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP), que especifica cómo se comunican los navegadores web y los servidores web en internet. Este protocolo es esencial para la navegación por internet y para la entrega de contenido web.

Otro estándar importante desarrollado por la IETF es el protocolo de correo electrónico SMTP, que especifica cómo se transmiten los correos electrónicos a través de internet. Este protocolo es esencial para el correo electrónico y es utilizado por millones de personas en todo el mundo.

Organizaciones de estándares para comunicaciones y electrónica

Además de los estándares abiertos y los estándares de internet, hay varias organizaciones que se dedican a desarrollar y mantener estándares para la comunicación y la electrónica. Estas organizaciones incluyen:

  • La International Telecommunication Union (ITU), que es una agencia de las Naciones Unidas que se dedica a la regulación de las comunicaciones internacionales. La ITU desarrolla estándares para la telefonía, la radiodifusión, la televisión y otros servicios de comunicación.
  • El Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), que es una organización profesional que se dedica a la ingeniería eléctrica y electrónica. El IEEE desarrolla estándares para una amplia gama de tecnologías, incluyendo las redes inalámbricas, la informática y la robótica.
  • El Telecommunications Industry Association (TIA), que es una organización que representa a la industria de las telecomunicaciones en los Estados Unidos. La TIA desarrolla estándares para las redes de comunicaciones y los sistemas de cableado, y trabaja en estrecha colaboración con otras organizaciones de estándares para garantizar la interoperabilidad entre los diferentes sistemas.

Modelos de referencia

Los modelos de referencia son herramientas cruciales en el mundo de las redes, ya que ayudan a los profesionales de redes a entender cómo se comunican los dispositivos de red entre sí. El uso de un modelo en capas permite que los profesionales de redes se centren en áreas específicas del funcionamiento de la red sin tener que preocuparse por todo el proceso.

Beneficios del uso de un modelo en capas

El uso de un modelo en capas proporciona varios beneficios a los profesionales de redes. En primer lugar, el modelo en capas divide el proceso de comunicación de la red en capas manejables, lo que hace que sea más fácil de entender. Cada capa se ocupa de un conjunto específico de funciones, lo que significa que los profesionales de redes pueden centrarse en una capa a la vez en lugar de tener que comprender todo el proceso a la vez.

Además, el uso de un modelo en capas permite que diferentes fabricantes de dispositivos de red desarrollen sus propios productos que funcionen juntos sin problemas. Esto se debe a que cada capa del modelo en capas se comunica con la capa adyacente a través de una interfaz estandarizada.

Por último, el uso de un modelo en capas facilita la resolución de problemas. Si hay un problema en la red, los profesionales de redes pueden determinar rápidamente en qué capa del modelo en capas se encuentra el problema y concentrarse en esa capa en particular para resolver el problema.

El modelo de referencia OSI

El modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) es un modelo de red desarrollado por la Organización Internacional de Normalización (ISO) en la década de 1980. El modelo de referencia OSI se divide en siete capas:

  1. Capa física: Esta capa se encarga de la transmisión de bits a través del medio de comunicación.
  2. Capa de enlace de datos: Esta capa se encarga de la transmisión de tramas a través de la red.
  3. Capa de red: Esta capa se encarga de la transmisión de paquetes a través de la red.
  4. Capa de transporte: Esta capa se encarga de la transmisión de segmentos a través de la red.
  5. Capa de sesión: Esta capa se encarga de la gestión de sesiones entre dispositivos de red.
  6. Capa de presentación: Esta capa se encarga de la conversión de datos en un formato que pueda ser entendido por el receptor.
  7. Capa de aplicación: Esta capa se encarga de la interacción entre el usuario y la aplicación de red.

El modelo de protocolo TCP/IP

El modelo de protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es un modelo de red desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos en la década de 1970. El modelo de protocolo TCP/IP se divide en cuatro capas:

  1. Capa de acceso a la red: Esta capa se encarga de la transmisión de datos a través de la red.
  2. Capa de internet: Esta capa se encarga de la transmisión de paquetes a través de la red.
  3. Capa de transporte: Esta capa se encarga de la transmisión de datos entre aplicaciones.
  4. Capa de aplicación: Esta capa se encarga de la interacción entre el usuario y la aplicación de red.

Comparación del modelo OSI y el modelo TCP/IP

Aunque el modelo de referencia OSI y el modelo de protocolo TCP/IP son diferentes, ambos modelos tienen muchas similitudes. Ambos modelos utilizan una estructura en capas para dividir el proceso de comunicación de la red en partes manejables. Ambos modelos tienen una capa de aplicación, una capa de transporte y una capa de red. También tienen una capa física que se encarga de la transmisión de bits a través del medio de comunicación.

Sin embargo, el modelo OSI tiene dos capas adicionales que no se encuentran en el modelo TCP/IP: la capa de presentación y la capa de sesión. La capa de presentación se encarga de la conversión de datos en un formato que pueda ser entendido por el receptor, mientras que la capa de sesión se encarga de la gestión de sesiones entre dispositivos de red.

Otra diferencia importante entre los dos modelos es que el modelo TCP/IP es el modelo utilizado en Internet, mientras que el modelo OSI es utilizado en entornos empresariales.

Encapsulamiento de datos

La transferencia de datos se realiza a través de una variedad de dispositivos y tecnologías. Para garantizar una transferencia de datos segura y eficiente, es importante comprender el proceso de encapsulamiento de datos, que se utiliza para dividir y organizar los datos en paquetes que se envían a través de la red.

El proceso de encapsulamiento de datos implica la segmentación del mensaje original en unidades más pequeñas, la secuenciación de estas unidades y la adición de información de control y direccionamiento en cada paquete de datos. Estos paquetes se transmiten a través de la red y se vuelven a ensamblar en el destino final.

Segmentación del Mensaje:

El mensaje original se divide en unidades más pequeñas para su transferencia eficiente. Este proceso se llama segmentación. El tamaño de los segmentos depende de varios factores, incluido el protocolo utilizado y la capacidad de la red. Cada segmento se envía en un paquete separado y se reensambla en el destino final.

Secuenciación:

Para garantizar que los paquetes se ensamblen correctamente en el destino final, se asigna un número de secuencia a cada paquete de datos. Este número se utiliza para ordenar los paquetes cuando llegan al destino final. Si un paquete se pierde o se retrasa en la transmisión, el receptor puede utilizar el número de secuencia para solicitar la retransmisión del paquete perdido.

Unidades de Datos de Protocolo:

Cada capa del modelo de referencia OSI tiene su propia unidad de datos de protocolo. Estas unidades de datos se utilizan para encapsular y transmitir los datos a través de la red. La unidad de datos de protocolo de la capa de aplicación se llama mensaje, mientras que la unidad de datos de protocolo de la capa de transporte se llama segmento. En la capa de red, la unidad de datos de protocolo se llama paquete, y en la capa de enlace de datos, se llama trama.

trama_segmento_paquete

Es importante comprender las unidades de datos de protocolo y cómo se relacionan entre sí en el proceso de encapsulamiento de datos. Cada unidad de datos de protocolo se encapsula en la unidad de datos de protocolo de la capa superior y se envía a través de la red.

Acceso a los datos

El acceso a los datos es una parte primordial en el funcionamiento de las redes de computadoras. Las redes deben ser capaces de enviar y recibir datos de manera eficiente y precisa. Para lograr esto, se utilizan varias técnicas y protocolos que permiten la comunicación entre los dispositivos.

Direcciones en la capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos es responsable de la transmisión de datos entre los dispositivos en la misma red. Esta capa utiliza direcciones de la capa de enlace de datos para identificar cada dispositivo en la red. Estas direcciones son únicas para cada dispositivo y se utilizan para enviar datos directamente a un dispositivo en particular.

La función de las direcciones de la capa de enlace de datos es similar a la dirección de un sobre de correo. Cuando enviamos una carta, colocamos la dirección del destinatario en el sobre para asegurarnos de que la carta llegue a la persona correcta. Del mismo modo, cuando se envían datos a través de la red, se utiliza la dirección de la capa de enlace de datos para asegurarse de que los datos lleguen al dispositivo correcto.

Dispositivos en la misma red

En una red local, los dispositivos están conectados directamente entre sí y se pueden comunicar a través de la capa de enlace de datos. Los dispositivos como computadoras, impresoras y routers tienen direcciones de la capa de enlace de datos únicas. Estas direcciones se conocen como direcciones MAC (Media Access Control).

Las direcciones MAC son de 48 bits y se escriben en hexadecimal. Estas direcciones están grabadas en el hardware de la tarjeta de red y son únicas para cada dispositivo. Cuando se envían datos a través de la red, la dirección MAC de destino se utiliza para enviar los datos al dispositivo correcto.

Dispositivos en una red remota

En una red remota, los dispositivos no están directamente conectados y no pueden comunicarse a través de la capa de enlace de datos. En su lugar, se utiliza la capa de red para enrutar los datos a través de diferentes redes.

La capa de red utiliza direcciones de la capa de red para identificar los dispositivos en la red. Estas direcciones se conocen como direcciones IP (Protocolo de Internet). Las direcciones IP son de 32 bits y se escriben en formato decimal.

Función de las direcciones de la capa de red

Las direcciones IP se utilizan para enrutar los datos a través de diferentes redes. Cuando se envían datos a través de la red, se utiliza la dirección IP de destino para determinar el camino que los datos deben tomar para llegar al dispositivo correcto.

Cada dispositivo en la red tiene una dirección IP única. Esta dirección se utiliza para identificar el dispositivo en la red y para enviar datos directamente a ese dispositivo. Cuando se envían datos a través de la red, la dirección IP de destino se utiliza para enviar los datos al dispositivo correcto.

Rol de acceso a datos de las direcciones de capa de vínculo de datos: diferentes redes IP

Las direcciones de la capa de enlace de datos y las direcciones de la capa de red tienen diferentes funciones en la transmisión de datos. Las direcciones de la capa de enlace de datos se utilizan para enviar datos directamente a un dispositivo en la misma red, mientras que las direcciones de la capa de red se utilizan para enrutar los datos a través de diferentes redes.

Cuando se envían datos a través de diferentes redes, se utiliza un router para enrutar los datos. El router utiliza la dirección IP de destino para determinar el camino que los datos deben tomar a través de la red. Una vez que los datos llegan al router de destino, el router utiliza la dirección MAC de destino para enviar los datos al dispositivo correcto en la misma red.

Las direcciones de la capa de enlace de datos son importantes para el acceso a los datos en redes con diferentes redes IP. Sin estas direcciones, los datos no se podrían enviar directamente a los dispositivos en la misma red y se requeriría una dirección IP para cada dispositivo en la red. Esto haría que la transmisión de datos fuera mucho más complicada y menos eficiente.