Resumen, modelo OSI de siete capas, pilas de protocolos. El concepto de sistema abierto. Modelo OSI. Pilas de protocolos. Protocolos y estándares de red.

	Lista de abreviaturas
1.	Introducción
2.	Pila de protocolos OSI
2.1.	información general sobre el modelo OSI y la pila OSI
2.2.	capa fisica
2.3.	Capa de enlace de datos
2.4.	capa de red
2.4.1.	Servicios sin conexión (CLNP/CLNS)
2.4.2.	Servicios basados ​​en conexión (CONS/CMNP)
2.4.3.	Direccionamiento
2.5.	Capa de transporte
2.6.	capa de sesión
2.7.	Nivel representativo
2.8.	Capa de aplicación
3.	Conclusión
4.	Lista de fuentes utilizadas

Lista de abreviaturas

ACSE (Elemento de servicio de control de asociación): elemento de servicio de control de asociación

AFI (identificador de autoridad y formato) – identificador de formato y autoridad

ASE (Elementos de servicio de aplicación): elementos de servicio a nivel de aplicación

CASE (Elementos de servicio de aplicación común): servicios a nivel de aplicación común

CLNP (Protocolo de red sin conexión): protocolo sin conexión

CLNS (Servicio de red sin conexión): servicios sin conexión

CMIP (Protocolo común de información de gestión): protocolo común de información de gestión

CMNP (Protocolo de red en modo de conexión): protocolo basado en conexión

CONS (Servicio de red orientado a la conexión): un servicio que establece una conexión lógica

DS (Servicios de directorio): servicios de directorio

DSP (parte específica del dominio) – parte específica del dominio

ID (Identificador) – identificador

IDI (identificador de dominio inicial) – identificador del dominio original

IDP (parte inicial del dominio): parte inicial del dominio

IONL (Organización interna del nivel de red) – organización interna de los niveles de red

ISO (Organización Internacional de Normalización) - Organización Internacional de Normalización

FTAM (Administración y acceso a transferencia de archivos): transferencia, acceso y administración de archivos

GOSIP (Perfil de interconexión de sistemas abiertos del gobierno): estándar gubernamental para la interconexión de sistemas abiertos

MHS (Sistemas de manejo de mensajes): sistemas de procesamiento de mensajes

NET (título de entidad de red): dirección de red

NSAP (punto de acceso a servicios de red): punto de acceso a servicios de red

OSI (Interconexiones de Sistemas Abiertos) - Interconexión de Sistemas Abiertos

PDU (unidad de datos de protocolo) – unidad de información de protocolo

PSAP (Punto de acceso a presentaciones): punto de acceso a presentaciones

ROSE (Elemento de servicio de operaciones remotas): elemento de servicio para obtener acceso al funcionamiento de un dispositivo remoto

RTSE (Elemento de servicio de transferencia confiable): elemento de servicio de transmisión confiable

SASE (elementos de servicio de aplicación específica) – servicios especiales nivel de aplicación

SSAP (Punto de acceso al servicio de sesión): punto de acceso al servicio de sesión

VTP (Protocolo de terminal virtual): protocolo de terminal virtual

Introducción

Organizar la interacción entre dispositivos en una red es problema complejo, incluye muchos aspectos, desde la coordinación de los niveles de señales eléctricas, encuadre, verificación sumas de control y terminando con problemas de autenticación de aplicaciones.

En los primeros años de la comunicación entre computadoras, el software de red se creaba al azar, para cada caso individual. Después de que las redes ganaron suficiente popularidad, algunos de los desarrolladores reconocieron la necesidad de estandarizar los productos de software y el desarrollo de hardware relacionados. Se creía que la estandarización permitiría a los proveedores desarrollar sistemas de hardware y software que pudieran comunicarse entre sí incluso si estuvieran basados ​​en arquitecturas diferentes. Con este objetivo en mente, la Organización Internacional de Normalización (ISO) comenzó a desarrollar el modelo de referencia OSI. El modelo de referencia OSI se completó y lanzó en 1984.

OSI fue un nuevo intento de crear estándares de red para garantizar la interoperabilidad entre soluciones de diferentes proveedores. En ese momento, muchas redes grandes se vieron obligadas a admitir múltiples protocolos de comunicación e incluían una gran cantidad de dispositivos que no podían comunicarse con otros dispositivos debido a la falta de protocolos comunes.

El modelo de referencia OSI fue un gran paso en la creación de los conceptos. redes modernas. Popularizó la idea de un modelo común de protocolos ubicados en varias capas que definen la interacción entre dispositivos de red y software.

Debe hacerse una distinción entre la pila de protocolos OSI y el modelo OSI. Mientras que el modelo OSI define conceptualmente el procedimiento para la interacción de sistemas abiertos, dividiendo la tarea en 7 capas, estandarizando el propósito de cada capa e introduciendo nombres estándar para las capas, la pila OSI es un conjunto de especificaciones de protocolo muy específicas que forman un pila de protocolos consistente. Esta pila de protocolos cuenta con el respaldo del gobierno de EE. UU. en su programa GOSIP. Todas las redes informáticas gubernamentales instaladas después de 1990 deben soportar directamente la pila OSI o proporcionar un medio para migrar a la pila en el futuro. Sin embargo, la pila OSI es más popular en Europa que en EE. UU., ya que Europa tiene menos redes heredadas instaladas que utilizan sus propios protocolos. También existe una gran necesidad de una pila común en Europa, ya que hay muchos países diferentes.

Se trata de una norma internacional independiente del fabricante. Puede permitir la colaboración entre corporaciones, socios y proveedores. Esta interacción se complica al abordar, nombrar y abordar problemas de seguridad de los datos. Todos estos problemas se resuelven parcialmente en la pila OSI.

Pila de protocolos OSI

Comprender el modelo OSI y la pila de protocolos OSI

El modelo OSI tiene siete capas. El surgimiento de tal estructura se debió a las siguientes consideraciones.

· Se debe crear una capa ya que se necesita una capa de abstracción separada.

· Cada nivel debe realizar una función estrictamente definida.

· La selección de funciones para cada nivel debe realizarse teniendo en cuenta la creación de protocolos internacionales estandarizados.

· Los límites entre capas deben elegirse de manera que el flujo de datos entre interfaces sea mínimo.

· El número de niveles debe ser lo suficientemente alto para que diferentes funciones no se combinen innecesariamente en un nivel, pero no demasiado alto como para que la arquitectura resulte difícil de manejar.

Para cada nivel se define un conjunto de funciones de consulta, con las que los módulos de un nivel determinado pueden ser accedidos por módulos de un nivel superior para resolver sus problemas. Este conjunto formalmente definido de funciones realizadas por una capa determinada para una capa superior, así como los formatos de mensajes intercambiados entre dos capas vecinas durante su interacción, se denomina interfaz.

Una interfaz define el servicio general proporcionado por una capa determinada a la capa superior a ella.

Al organizar la interacción de computadoras en una red, cada nivel realiza "negociaciones" con el nivel correspondiente de otra computadora. Al transmitir mensajes, ambos participantes en un intercambio de red deben aceptar muchos acuerdos. Por ejemplo, deben ponerse de acuerdo sobre los niveles y la forma de las señales eléctricas, cómo determinar la longitud de los mensajes, acordar métodos para verificar la confiabilidad, etc. En otras palabras, se deben adoptar convenciones en todos los niveles, desde el nivel más bajo de transmisión de bits hasta el nivel más alto que detalla cómo se debe interpretar la información.

Las reglas para la interacción entre dos máquinas se pueden describir como un conjunto de procedimientos para cada nivel. Estas reglas formalizadas que determinan la secuencia y el formato de los mensajes intercambiados entre componentes de la red ubicados en el mismo nivel, pero en diferentes nodos, se denominan protocolos.

De las definiciones anteriores, se puede ver que los conceptos "interfaz" y "protocolo" significan esencialmente lo mismo, es decir, procedimientos especificados formalizados para la interacción de componentes. resolviendo el problema conexiones entre computadoras en una red. Sin embargo, a menudo hay algunos matices en el uso de estos términos: el concepto de "protocolo" se usa más a menudo para describir las reglas de interacción entre componentes del mismo nivel ubicados en diferentes nodos de la red, y "interfaz" - al describir las reglas de interacción de componentes de niveles vecinos ubicados dentro del mismo nodo ( Fig. 1 - Interacción entre nodos de la red).

Fig.1. Interacción entre nodos de la red.

El conjunto de protocolos OSI consta de numerosos protocolos estándar basados ​​en el modelo OSI (Fig. 2 Protocolos OSI de todos los niveles del modelo OSI).

Cualquier protocolo del modelo OSI debe interactuar con protocolos de su capa o con protocolos de una unidad superior y/o inferior a su capa. Cualquier protocolo del modelo OSI puede realizar solo las funciones de su capa y no puede realizar funciones de otra capa que no se realice en los protocolos de modelos alternativos.

Fig.2. Protocolos OSI de todos los niveles del modelo OSI.

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El intercambio de información es un proceso multifuncional. Las funciones relacionadas se agrupan por propósito y estos grupos se denominan "niveles de interacción". La unificación de niveles permite crear redes heterogéneas con topología compleja. La unificación se basa en el concepto de referencia. modelo de red. El modelo como tal sólo describe el pedido. redes, que se implementa como una pila de protocolos.

El intercambio de información entre ordenadores conectados en red es una tarea muy compleja. Esto se debe al hecho de que existen muchos fabricantes de hardware y software de sistemas informáticos. La única salida es unificar los medios de interconexión de sistemas, es decir, utilizar sistemas abiertos. Un sistema abierto interactúa con otros sistemas basándose en estándares y especificaciones comunes disponibles públicamente.

En 1984 La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha introducido un estándar industrial: modelo de interacción de sistemas abiertos(Modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos - OSI/RM, en la literatura soviética - EMVOS) para ayudar a los proveedores a crear hardware y software de red compatible. De acuerdo con este modelo, se distinguen los siguientes niveles (Fig.1):

Arroz. 1. modelo de referencia OSI

• físico (físico);
• canal (enlace de datos);
• red (Red);
• transporte (Transporte);
• sesión (sesión);
• representante (Presentación);
• aplicado (Aplicación).

Según el modelo de referencia OSI, estas capas interactúan como se muestra en la Fig. 2. Así, la compleja tarea de intercambiar información entre computadoras en una red se divide en una serie de subtareas relativamente independientes y menos complejas. interacciones entre niveles adyacentes.

Arroz. 2. Interacción entre capas OSI

Comunicación entre las capas de dos nodos de red ( interacción horizontal) se lleva a cabo de acuerdo con las reglas unificadas - protocolos de interacción

En un sistema autónomo, la transferencia de datos entre niveles ( interacción vertical) se implementa a través de interfaces API

El límite entre las capas de sesión y de transporte puede considerarse como el límite entre los protocolos de la capa de aplicación y los protocolos de la capa inferior. Si las capas de aplicación, presentación y sesión proporcionan procesos de aplicación para la sesión de interacción, entonces las cuatro capas inferiores resuelven los problemas de transporte de datos.

Los dos niveles más bajos, físico y de canal, se implementan en hardware y software, los cinco niveles superiores restantes se implementan, por regla general, en software.

Cuando se transfiere información desde un proceso de aplicación a la red a la capa física, se procesa la misma, que consiste en dividir los datos transmitidos en bloques separados, transformar la forma de representación o codificación de los datos en el bloque y agregar a cada bloque. encabezamiento(encabezado) del nivel apropiado (ver ejemplo). Cada encabezado caracteriza el protocolo de procesamiento de datos utilizado y cada capa percibe como datos todo el bloque recibido de la capa anterior, incluido el encabezado adjunto. Esta construcción del modelo de referencia nos permite establecer ( encapsular) en cada bloque de información transmitido a través del medio físico, la información necesaria para seleccionar una secuencia de protocolos para implementar transformaciones inversas en el lado receptor.

capa fisica

Este nivel define las características mecánicas, eléctricas, de procedimiento y funcionales de establecimiento, mantenimiento y liberación. conexión física entre sistemas finales. La capa física determina las características de la conexión, como los niveles de voltaje, el tiempo y la velocidad fisica transmisión de datos, distancias máximas de transmisión, parámetros de diseño del conector y otras características similares. Estándares conocidos RS-232-C, V.24 e IEEE 802.3 (Ethernet).

Capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos (capa de enlace de datos, capa de enlace de datos) es responsable de la transmisión confiable de datos a través de un canal físico, a saber:

• proporciona direccionamiento físico (a diferencia del direccionamiento lógico o de red);
• proporciona detección de errores en la transmisión y recuperación de datos;
• monitorea la topología de la red y asegura la disciplina en el uso del canal de la red por parte del sistema final;
• proporciona notificación de fallas;
• Proporciona entrega ordenada de bloques de datos y control del flujo de información.

Para una LAN, la capa de enlace se divide en dos subniveles:

• LLC (Control de enlace lógico): proporciona control de un enlace lógico, es decir. las funciones reales de la capa de enlace;
• MAC (Control de acceso a medios): proporciona métodos especiales para acceder a los medios de distribución.

capa de red

Esta capa proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas finales conectados a diferentes subredes (segmentos), que pueden estar separados por múltiples subredes y pueden estar ubicados en diferentes ubicaciones geográficas. Los protocolos de enrutamiento permiten que una red de enrutadores elija rutas optimas a través de subredes interconectadas.

Capa de transporte

La capa de transporte proporciona servicios de transporte de datos a capas superiores, a saber:

• asegura el transporte confiable de datos a través de la red interconectada;
• proporciona mecanismos para el establecimiento, mantenimiento y terminación ordenada de canales virtuales;
• proporciona detección y eliminación de fallas de transporte;
• garantiza que el sistema final no se sobrecargue un gran número datos.

En otras palabras, la capa de transporte proporciona una interfaz entre los procesos y la red, establece canales lógicos entre procesos y asegura la transmisión de bloques de información a través de estos canales. Estos canales lógicos se denominan canales de transporte.

capa de sesión

La capa de sesión implementa el establecimiento, mantenimiento y terminación de una sesión de interacción entre procesos de aplicación de abonado. La capa de sesión sincroniza el diálogo entre objetos de la capa representativa, define puntos de sincronización para el control intermedio y la recuperación durante las transferencias de archivos. Este nivel también permite el intercambio de datos en el modo especificado por el programa de aplicación, o brinda la posibilidad de seleccionar el modo de intercambio.

Además de la función básica de control de diálogo, la capa de sesión proporciona facilidades para la selección de clase de servicio y notificación de excepciones (problemas de sesión, presentación y capa de aplicación).

Nivel representativo

El nivel representativo (nivel de presentación de datos) define la sintaxis, los formatos y las estructuras para presentar los datos transmitidos (pero no afecta la semántica, el significado de los datos). Para que la información enviada desde la capa de aplicación de un sistema sea legible en nivel de aplicación En otro sistema, el nivel representativo lleva a cabo la traducción entre formatos conocidos para presentar información mediante el uso de un formato unificado para presentar información.

Así, esta capa proporciona operaciones de servicio, seleccionadas en la capa de aplicación, para interpretar los datos transmitidos y recibidos: control de comunicación, visualización de datos y gestión de datos estructurados. Estos datos de servicio permiten vincular entre sí diferentes tipos de terminales y dispositivos informáticos. Un ejemplo de protocolo en esta capa es XDR.

Capa de aplicación

A diferencia de otras capas, la capa de aplicación (la capa OSI más cercana al usuario) no proporciona servicios a otras capas OSI, pero sí proporciona procesos de aplicación que están fuera del alcance del modelo OSI.

La capa de aplicación proporciona soporte directo para los procesos de aplicación y programas de usuario final (DBMS, procesadores de texto, programas de terminales bancarios, etc.) y gestionar la interacción de estos programas con la red de datos:

• identifica y establece la presencia de posibles socios de comunicación;
• sincroniza programas de aplicaciones que trabajan conjuntamente;
• Establece acuerdos sobre procedimientos para la resolución de errores y gestión de la integridad de la información;
• determina la suficiencia de los recursos disponibles para la conexión propuesta.

El modelo OSI no es una implementación; sólo sugiere un orden para organizar las interacciones entre los componentes del sistema. Las implementaciones de estas reglas son pilas de protocolos.

Pilas de protocolos

Pila OSI

Los protocolos de la pila OSI y su distribución entre los niveles del modelo de red se muestran en la Fig. 3.

Pila NetBIOS/SMB

Microsoft e IBM trabajaron juntos en herramientas de red para computadoras personales, por lo que la pila de protocolos NetBIOS/SMB es su creación conjunta. Las herramientas NetBIOS aparecieron en 1984 como una extensión de red de las funciones estándar del sistema básico de entrada/salida (BIOS) de la PC IBM para el programa de red IBM PC Network, que a nivel de aplicación (Fig. 4) utilizaba el protocolo SMB para implementar servicios de red.

Protocolo NetBIOS Funciona en tres niveles del modelo de interacción de sistemas abiertos: red, transporte y sesión. NetBIOS puede proporcionar un nivel de servicio superior a los protocolos IPX y SPX, pero no tiene capacidades de enrutamiento. Por tanto, NetBIOS no es un protocolo de red en el sentido estricto de la palabra. NetBIOS contiene muchas funciones de red útiles que se pueden atribuir a las capas de red, transporte y sesión, pero no se puede utilizar para enrutar paquetes, ya que el protocolo de intercambio de tramas NetBIOS no introduce el concepto de red. Esto limita el uso del protocolo NetBIOS a redes locales que no están divididas en subredes. NetBIOS admite comunicaciones basadas en datagramas y conexiones.

Protocolo PYME, correspondiente a los niveles de aplicación y representativos del modelo OSI, regula la interacción de la estación de trabajo con el servidor. Las funciones SMB incluyen las siguientes operaciones:

• Gestión de sesiones. Creación y ruptura de un canal lógico entre la estación de trabajo y los recursos de red del servidor de archivos.
• Acceso a archivos. La estación de trabajo puede realizar solicitudes al servidor de archivos para crear y eliminar directorios, crear, abrir y cerrar archivos, leer y escribir en archivos, cambiar el nombre y eliminar archivos, buscar archivos, recuperar e instalar. atributos de archivo, bloqueando registros.
• Servicio de impresión. La estación de trabajo puede poner en cola archivos para imprimir en el servidor y obtener información sobre la cola de impresión.
• Servicio de mensajería. Soportes para PYMES transferencia sencilla mensajes con las siguientes funciones: enviar un mensaje simple; enviar mensaje difundido; enviar inicio del bloque de mensajes; enviar texto de bloque de mensaje; enviar bloque de fin de mensaje; reenviar nombre de usuario; cancelar el envío; obtener el nombre de la máquina.

Debido a la gran cantidad de aplicaciones que utilizan Funciones API proporcionada por NetBIOS, muchos sistemas operativos de red implementan estas funciones como una interfaz para sus protocolos de transporte. NetWare tiene un programa que emula funciones de NetBIOS basadas en el protocolo IPX y existen emuladores de software para NetBIOS para Windows NT y la pila TCP/IP.

Pila TCP/IP

La pila TCP/IP, también llamada pila DoD y pila de Internet, es una de las pilas de protocolos de comunicación más populares. La pila fue desarrollada por iniciativa del Departamento de Defensa de EE. UU. (DoD) para conectar la red experimental ARPAnet con otras redes de satélite como un conjunto de protocolos comunes para un entorno informático heterogéneo. La red ARPA apoyó a desarrolladores e investigadores en campos militares. En la red ARPA, la comunicación entre dos computadoras se realizaba mediante el Protocolo de Internet (IP), que hasta el día de hoy es el principal en la pila TCP/IP y aparece en el nombre de la pila.

La Universidad de Berkeley hizo una contribución importante al desarrollo de la pila TCP/IP implementando protocolos de pila en su versión del sistema operativo UNIX. La adopción generalizada del sistema operativo UNIX también condujo a la adopción generalizada de IP y otros protocolos de pila. Esta pila también impulsa Internet, cuyo Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) es un importante contribuyente al desarrollo de estándares de pila publicados en forma de especificaciones RFC.

Dado que la pila TCP/IP se desarrolló antes de la llegada del modelo de interconexión de sistemas abiertos ISO/OSI, aunque también tiene una estructura de múltiples niveles, la correspondencia de los niveles de la pila TCP/IP con los niveles del modelo OSI es bastante condicional. .

Estructura protocolos TCP/IP se muestra en la Fig. 5. Los protocolos TCP/IP se dividen en 4 niveles.

El más bajo (nivel IV), el nivel de interfaces de red, corresponde a las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. Este nivel en los protocolos TCP/IP no está regulado, pero admite todos los estándares populares de la capa física y de enlace de datos: para canales locales, estos son Ethernet, Token Ring, FDDI, para canales globales, sus propios protocolos para operar en dial analógico. Líneas activas y arrendadas SLIP/PPP, que establecen conexiones punto a punto a través de enlaces seriales WAN y protocolos. redes territoriales X.25 y RDSI. También se ha desarrollado una especificación especial que define el uso de la tecnología ATM como transporte de capa de enlace de datos.

La siguiente capa (capa III) es la capa de interconexión de redes, que se ocupa de la transmisión de datagramas utilizando varias redes de área local, redes de área X.25, enlaces ad hoc, etc. Como protocolo de capa de red principal (en términos del modelo OSI ) en el protocolo de pila utilizado IP, que fue diseñado originalmente como un protocolo para transmitir paquetes en redes compuestas que constan de una gran cantidad de redes locales conectadas mediante conexiones locales y globales. Por tanto, el protocolo IP funciona bien en redes con topologías complejas, aprovechando racionalmente la presencia de subsistemas en ellas y aprovechando económicamente el ancho de banda de las líneas de comunicación de baja velocidad. El protocolo IP es un protocolo de datagramas.

El nivel de interconexión de redes también incluye todos los protocolos relacionados con la compilación y modificación de tablas de enrutamiento, como los protocolos para recopilar información de enrutamiento. ROTURA.(Protocolo de Internet de enrutamiento) y OSPF(Abra primero la ruta más corta), así como el Protocolo de mensajes de control de Internet ICMP(Protocolo de mensajes de control de Internet). Este último protocolo está diseñado para intercambiar información sobre errores entre el enrutador y la puerta de enlace, el sistema de origen y el sistema de destino, es decir, para organizar la retroalimentación. Al utilizar paquetes ICMP especiales, se informa que es imposible entregar un paquete, que se ha excedido la vida útil o la duración de ensamblar un paquete a partir de fragmentos, valores de parámetros anómalos, un cambio en la ruta de reenvío y el tipo de servicio, el estado de el sistema,etc

El siguiente nivel (nivel II) se llama básico. El protocolo de control de transmisión opera en este nivel. tcp(Protocolo de control de transmisión) y protocolo de datagramas de usuario UDP(Protocolo de datagramas de usuario). El protocolo TCP proporciona una conexión virtual estable entre procesos de aplicaciones remotas. El protocolo UDP garantiza la transmisión de paquetes de aplicaciones mediante el método de datagramas, es decir, sin establecer una conexión virtual y, por lo tanto, requiere menos gastos generales que TCP.

El nivel superior (nivel I) se llama aplicación. Para durante muchos años uso en redes varios paises y organizaciones, la pila TCP/IP ha acumulado una gran cantidad de protocolos y servicios a nivel de aplicación: protocolo de copia de archivos FTP, protocolos de control remoto telnet y ssh, protocolo de correo SMTP, servicios de hipertexto para acceder a información remota, como WWW y muchos otros. Veamos brevemente algunos de los protocolos de pila que están más relacionados con los temas de este curso.

Protocolo SNMP(Protocolo simple de administración de red) se utiliza para organizar la administración de la red. El problema de la gestión se divide aquí en dos problemas. La primera tarea está relacionada con la transferencia de información. Los protocolos de transferencia de información de control determinan el procedimiento de interacción entre el servidor y el programa cliente que se ejecuta en el host del administrador. Definen los formatos de mensajes que se intercambian entre clientes y servidores, así como los formatos de nombres y direcciones. El segundo desafío está relacionado con los datos controlados. Los estándares regulan qué datos deben almacenarse y acumularse en las puertas de enlace, los nombres de estos datos y la sintaxis de estos nombres. El estándar SNMP define una especificación para una base de datos de información de gestión de red. Esta especificación, conocida como Base de información de gestión (MIB), define los elementos de datos que un host o puerta de enlace debe almacenar y las operaciones permitidas sobre ellos.

Protocolo de transferencia de archivos ftp(Protocolo de transferencia de archivos) implementa el acceso remoto a archivos. Para garantizar una transmisión fiable, FTP utiliza como transporte el protocolo orientado a conexión TCP. Además del protocolo de transferencia de archivos, FTP ofrece otros servicios. Esto le da al usuario la oportunidad de interactuar interactivamente con una máquina remota, por ejemplo, puede imprimir el contenido de sus directorios; FTP le permite al usuario especificar el tipo y formato de los datos que se almacenarán. Finalmente, FTP autentica a los usuarios. Antes de acceder al archivo, el protocolo requiere que los usuarios proporcionen su nombre de usuario y contraseña.

En la pila TCP/IP, FTP ofrece el conjunto más completo de servicios de archivos, pero también es el más difícil de programar. Las aplicaciones que no requieren todas las capacidades de FTP pueden utilizar otro protocolo más rentable: protocolo más simple transferir archivos TFTP(Protocolo trivial de transferencia de archivos). Este protocolo solo implementa la transferencia de archivos y el transporte utilizado es un protocolo sin conexión más simple que TCP: UDP.

Protocolo Telnet proporciona la transferencia de un flujo de bytes entre procesos, así como entre un proceso y un terminal. Muy a menudo, este protocolo se utiliza para emular un terminal de computadora remoto.

Preguntas de seguridad

1. ¿Para qué sirve el modelo OSI?
2. Enumerar las capas del modelo OSI.
3. ¿Qué problemas resuelve la capa de aplicación del modelo OSI?
4. ¿Qué problemas resuelve la capa de presentación del modelo OSI?
5. ¿Qué tareas resuelve la capa de transporte del modelo OSI?
6. ¿Qué problemas resuelve la capa de red del modelo OSI?
7. ¿Qué problemas resuelve la capa de enlace de datos del modelo OSI?
8. ¿Qué problemas resuelve la capa física del modelo OSI?
9. ¿Cómo intercambia datos el modelo OSI entre capas?
10. ¿Qué es una "pila de protocolos"?

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Ministerio de Educación General y Profesional de la Federación de Rusia

Institución Educativa General Estatal de Profesional Superior

Educación Universidad Tecnológica Estatal de Moscú

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Facultad de Tecnologías de la Información

Modelo OSI de siete capas.
Pilas de protocolos.

Completado por: alumno del grupo I-7-7

Yarpovetsky-

Comprobado:

MOSCÚ-2008

Historia de OSI…………………………………………………………………………………………………………..2

Breve descripción de OSI………………………………………………………………………………..3

Niveles del modelo OSI……………………………………………………………………………………4

Ejemplo de tipo de comunicación OSI………………………………………………………………………………..5

Capa de aplicación……………………………….……………………..7

Capa de presentación……………………………………………….7

Capa de sesión…………………………………………………………..8

Capa de transporte ………………………………………………………………...8

Capa de red ………………………………………………………………………………..9

Capa de enlace de datos…………………………………………………….10

Nivel físico……………………………………………………………………...……..……13

Niveles dependientes e independientes de la red…………………………………………...14

Pilas de protocolos de comunicación estándar………………………….……...16

Modelo OSI y pila TCP IP…………………………………………………………..…………....18

Encapsulación y procesamiento de paquetes…………………………………………………….19

Lista de materiales utilizados………………………………………………………….………………..20

HistoriaOSI

Intercambio de información entre computadoras. varios esquemas es una tarea extremadamente difícil.

A finales de los años 70, había una gran cantidad de pilas de protocolos de comunicación propietarios en el mundo, entre las que se encontraban pilas tan populares como DECnet, TCP/IP y SNA. Sin embargo, esto ha generado un problema de compatibilidad entre dispositivos que utilizan diferentes fabricantes y utilizan diferentes protocolos.

Una de las opciones para solucionar este problema fue el desarrollo y posterior transición general a una única pila de protocolos común a todos los sistemas, creada teniendo en cuenta la experiencia en el desarrollo de pilas existentes. Este enfoque académico para crear una nueva pila comenzó con el desarrollo del modelo OSI (Modelo Básico de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos) y tomó siete años (de 1977 a 1984). Fue diseñado como un lenguaje universal para los profesionales de redes y por eso a veces se le llama modelo de referencia. ISO (Organización Internacional de Normalización) y ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones) participaron seriamente en el desarrollo de OSI.

En 1984, el trabajo de seis años de ISO sobre un modelo de referencia para la arquitectura de redes de datos culminó con la publicación de la Norma Internacional 7498, que fue utilizada por la Unión Internacional de Telecomunicaciones para desarrollar la norma ITU-T X.200. Ambos documentos tienen un nombre común: Modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos o modelo OSI.

Desde entonces, lo han utilizado casi todos los fabricantes de productos de red. Como cualquier modelo universal, OSI es bastante engorroso, redundante e inflexible. Por lo tanto, las herramientas de red reales que ofrecen varias empresas no siempre respetan la separación de funciones aceptada.

Breve descripciónOSI

El propósito del modelo OSI es proporcionar una representación generalizada de las herramientas de comunicación de red.

El modelo OSI no describe implementaciones de un conjunto específico de protocolos.

El modelo OSI define:

· niveles de interacción entre sistemas en redes de conmutación de paquetes

· nombres de nivel estándar

· funciones que debe realizar cada nivel.

El modelo OSI describe únicamente las comunicaciones del sistema implementadas por el sistema operativo, las utilidades del sistema y el hardware del sistema. El modelo no incluye medios para la interacción de la aplicación del usuario final. Es importante distinguir entre la capa de interacción de la aplicación y la capa de aplicación del modelo de siete capas.

Las aplicaciones pueden implementar sus propios protocolos de comunicación utilizando un conjunto de herramientas del sistema de varios niveles para estos fines. Es con este propósito que se proporciona a los programadores una interfaz de programa de aplicación (API). En el diseño ideal del modelo OSI, una aplicación puede realizar solicitudes a la capa superior, la capa de aplicación, pero en la práctica, muchas pilas de protocolos de comunicación permiten a los programadores acceder directamente a servicios o servicios ubicados debajo de las capas.

Por ejemplo, algunos DBMS tienen capacidades integradas de acceso remoto a archivos. En este caso, la aplicación no utiliza el servicio de archivos del sistema al acceder a recursos remotos; evita las capas superiores del modelo OSI y habla directamente con las autoridades de transporte

Niveles del modeloOSI

El modelo OSI define una arquitectura completa de un sistema de comunicaciones de datos que consta de siete capas. No hay ninguna razón específica que haya determinado la presencia de tal número de niveles; las funciones realizadas por el modelo simplemente se dividieron en siete grupos. Las tres capas inferiores corresponden a las capas física, de enlace y de paquetes de la red X.25. Otra red de paquetes, Frame Relay, corresponde a las dos capas inferiores del modelo OSI. La optimización de funciones que permite que Frame Relay funcione en la Capa 2 aumenta significativamente el rendimiento de esta red de paquetes en comparación con el rendimiento de una red X.25, como se analiza a continuación.

Existen y se siguen desarrollando protocolos para otro tipo de sistemas: comunicaciones por fax, redes integradas para la transmisión de señales de voz y datos digitales, así como videotexto.

A continuación se muestran los nombres oficiales de los siete niveles, comenzando desde arriba.

Nivel No. Nombre Capa de aplicación Prestación de servicios a nivel de usuario final: correo, teleacceso, etc. Capa de presentación de datos Interpretación y compresión de datos. Nivel de sesión Identificación y verificación (sesión) potestades Capa de transporte Garantizar una correcta transferencia de datos de un extremo a otro capa de red Enrutamiento y contabilidad Capa de enlace de datos Transmitir y recibir paquetes, determinar direcciones de hardware. capa fisica El cable real o el medio físico.

Al mismo tiempo, los niveles superiores realizan tareas globales más complejas, para las cuales utilizan los niveles inferiores para sus propios fines y también las gestionan. El propósito del nivel inferior es proporcionar servicios al nivel superior, y al nivel superior no le importan los detalles de la implementación de estos servicios. Los niveles inferiores realizan funciones más simples y específicas.

Las capas física y de enlace de datos del modelo OSI se implementan mediante hardware y software; los cinco niveles más altos restantes se implementan principalmente mediante software.

Lo ideal es que cada nivel interactúe sólo con los que están al lado (arriba y debajo). El nivel superior corresponde a la tarea de la aplicación, la aplicación que se está ejecutando actualmente, el nivel inferior corresponde a la transmisión directa de señales a través del canal de comunicación.

El modelo de referencia OSI describe cómo la información viaja a través de un medio de red (como par trenzado o fibra óptica) de una aplicación a otra aplicación instalada en otra computadora. A medida que la información que se va a enviar desciende a través de las capas del sistema, a medida que avanza se vuelve menos comprensible y más parecida al tipo de información que entienden las computadoras, es decir, unos y ceros.

A medida que llegan datos de la aplicación en cada nivel, se les agrega un encabezado apropiado. Los datos con una secuencia de encabezados se transmiten a través de un canal de comunicación hasta su destino, donde los encabezados se eliminan a medida que los datos se transfieren de una capa a otra del sistema receptor. La Figura 1 muestra la relación de las siete capas con un sistema cuyas tres capas corresponden a las capas de la red X.25. (En este caso, el encabezado del paquete se indica mediante símbolos NH y corresponde a la capa de red). Al eliminar la operación de la tercera capa, puede aumentar significativamente el rendimiento de la red de paquetes.

Arroz. 1. Modelo OSI de siete capas

Ejemplo de tipo de comunicaciónOSI

Supongamos que el sistema A necesita enviar al sistema B texto específico, que en este caso desempeñará el papel de dato o información

Primero, este texto se transfiere desde el programa de aplicación del Sistema A al nivel superior (aplicación) del sistema. La capa de aplicación del Sistema A debe pasar esta información a la capa de aplicación del Sistema B.

El modelo de capa OSI excluye la comunicación directa entre las capas correspondientes de otros sistemas. Por lo tanto, cada capa del Sistema A debe depender de los servicios que le brindan las capas adyacentes del Sistema A, por lo que coloca la información de control en forma de encabezado codificado antes del texto (datos) real que se va a transmitir. Este bloque de información se transmite al Nivel 6 inferior del Sistema A, que puede complementarlo con su propia información de control.

Arroz. 2. Ruta de la información de suscriptor a suscriptor

Así, las dimensiones del mensaje aumentan a medida que pasa por las capas hasta llegar a la red, donde se encuentra el texto original y toda la información de control asociada. diferentes niveles pasar al Sistema B, donde son recibidos por la Capa 1 del Sistema B. La Capa 1 del Sistema B elimina el encabezado de la Capa 1 y lo lee, después de lo cual sabe cómo procesar ese bloque de información. El bloque de información ligeramente más pequeño (sin la información del Nivel 1) se pasa al Nivel 2, que en consecuencia separa el encabezado del Nivel 2, lo analiza para conocer las acciones que debe realizar y pasa los datos restantes al Nivel 3.... Cuando El bloque de información, habiendo pasado por todos los niveles del Sistema B, llega al programa de aplicación del Sistema B y debe contener únicamente el texto original;

Arroz. 3 ilustra el proceso de transferencia de datos e información de control entre niveles.

Arroz. 3. Anidamiento de mensajes en varios niveles.

7. Capa de aplicación (Solicitud capa)

La capa de aplicación es la capa OSI más cercana al usuario. Se diferencia de las demás capas en que no proporciona servicios a ninguna de las otras capas OSI; sin embargo, los proporciona para procesos de aplicación que se encuentran fuera del alcance del modelo OSI.

Proporciona servicios que respaldan directamente las aplicaciones de los usuarios, como software de transferencia de archivos, acceso a bases de datos, correo electrónico y servicios de registro del servidor. Este nivel controla los otros seis niveles. Por ejemplo, si el usuario está trabajando con hojas de cálculo Excel y decide guardar el archivo de trabajo en su directorio en un servidor de archivos de red, luego la capa de aplicación garantiza que el archivo se mueva desde la computadora de trabajo a unidad de red transparente para el usuario.

La capa de aplicación identifica y establece la presencia de los socios de comunicación previstos, sincroniza los programas de aplicación que cooperan y establece acuerdos sobre procedimientos para la resolución de errores y la gestión de la integridad de la información. La capa de aplicación también determina si hay suficientes recursos disponibles para la comunicación prevista.

Los protocolos de capa superior más comunes incluyen:

· FTP - protocolo de transferencia de archivos

· TFTP - protocolo de transferencia de archivos simplificado

X.400 - correo electrónico

· SMTP - protocolo de correo simple

CMIP - Protocolo común de gestión de información

· SNMP: protocolo sencillo de gestión de red

· NFS - sistema de archivos de red

· FTAM - método de acceso para transferir archivos

Unidad de datos – Mensaje

6. Capa de presentación(Presentación capa)

Los protocolos de capa de presentación suelen ser parte integrante funciones de los tres niveles superiores del modelo.

La capa de presentación es responsable de permitir el diálogo entre aplicaciones en diferentes máquinas. Esta capa garantiza que la información enviada desde la capa de aplicación de un sistema sea legible por la capa de aplicación de otro sistema. Si es necesario, la capa representativa traduce entre múltiples formatos de representación de información utilizando un formato de representación de información común.

Además, la capa de presentación se ocupa no sólo del formato y la presentación de los datos reales del usuario, sino también de las estructuras de datos que utilizan los programas. Por lo tanto, además de transformar el formato de datos real (si es necesario), la capa representativa negocia la sintaxis de transferencia de datos para la capa de aplicación.

Con la ayuda de esta capa, los protocolos de la capa de aplicación pueden superar diferencias sintácticas en la representación de datos o diferencias en códigos de caracteres, como los códigos ASCII y EBCDIC. En este nivel se puede cifrar y descifrar datos, gracias a lo cual se garantiza el secreto del intercambio de datos para todos los servicios de la aplicación a la vez.

Un ejemplo de dicho protocolo es el protocolo SSL (Secure Socket Layer), que proporciona intercambio de mensajes secretos para protocolos de capa de aplicación de la pila TCP/IP.

5. Capa de sesión(Capa de sesión)

La capa de sesión establece, gestiona y finaliza sesiones entre tareas de aplicación. Las sesiones consisten en una conversación entre dos o más objetos de vista. La capa de sesión sincroniza el diálogo entre objetos de la capa representativa y gestiona el intercambio de información entre ellos.

Hay tres modos de configuración de sesión: simplex (transmisión de datos en una dirección), semidúplex (transmisión de datos alternativamente en dos direcciones) y full-duplex (transmisión de datos simultáneamente en dos direcciones).

La capa de sesión también puede insertar puntos de control especiales en el flujo de datos que permiten que las transferencias largas almacenen el estado de esas transferencias como puntos de control para que, en caso de falla, pueda volver al último punto de control en lugar de comenzar todo de nuevo.

El mismo nivel reconoce los nombres lógicos de los suscriptores y controla los derechos de acceso que se les conceden.

En la práctica, pocas aplicaciones utilizan la capa de sesión y rara vez se implementa como protocolos separados. Las funciones de esta capa suelen combinarse con funciones de la capa de aplicación y se implementan en el mismo protocolo.

4. Capa de transporte (Capa de transporte)

El límite entre las capas de sesión y de transporte se puede representar como el límite entre los protocolos de la capa de aplicación y los protocolos de la capa inferior. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión se ocupan de los problemas de la aplicación, las cuatro capas inferiores se ocupan de los problemas de transporte de datos.

La capa de transporte garantiza que los paquetes se entreguen sin errores ni pérdidas y en la secuencia requerida.

El modelo OSI define cinco clases de servicio de transporte desde la clase más baja 0 hasta la clase más alta 4. Estos tipos de servicios se distinguen por la calidad de los servicios prestados, la urgencia, la capacidad de restaurar las comunicaciones interrumpidas, la disponibilidad de medios para multiplexar múltiples conexiones entre diferentes protocolos de aplicación a través de un transporte común. protocolo y, lo más importante, la capacidad de detectar y corregir errores de transmisión, como distorsión, pérdida y duplicación de paquetes.

La elección de la clase de servicio de la capa de transporte está determinada, por un lado, por la medida en que el problema de garantizar la confiabilidad lo resuelven las propias aplicaciones y protocolos de niveles superiores al de transporte. Por otro lado, esta elección depende de qué tan confiable sea el sistema de transporte de datos en la red, proporcionado por las capas ubicadas debajo de la capa de transporte: red, enlace y física.

Aquí, los datos transmitidos se dividen en bloques colocados en paquetes y los datos recibidos se restauran a partir de los paquetes. La entrega de paquetes es posible tanto con el establecimiento de una conexión (canal virtual) como sin ella.

Todos los protocolos, comenzando desde la capa de transporte y superiores, se implementan mediante el software de los nodos finales de la red, componentes de sus sistemas operativos de red.

Los protocolos de capa de transporte más comunes incluyen:

TCP - Protocolo de control de transmisión

NCP: protocolo principal de NetWare

SPX: intercambio ordenado de paquetes

TP4 - protocolo de transmisión clase 4

3. Capa de red(Capa de red)

(3) , (4)

La capa de red es una capa compleja que se encarga de direccionar paquetes y traducir nombres lógicos (direcciones lógicas, como direcciones IP o direcciones IPX) a físicos. direcciones MAC de red(y viceversa), es responsable de dividir a los usuarios en grupos, proporciona una transmisión transparente de paquetes a la capa de transporte y la capacidad de conectarse y seleccionar una ruta entre dos sistemas finales conectados a diferentes “subredes”, que pueden estar ubicadas en diferentes áreas geográficas. ubicaciones.

Debido a que dos sistemas finales que desean comunicarse pueden estar separados por una distancia geográfica significativa y múltiples subredes, la capa de red es el dominio de enrutamiento. Los protocolos de enrutamiento seleccionan rutas óptimas a través de una secuencia de subredes interconectadas. Los protocolos de capa de red tradicionales transmiten información a lo largo de estas rutas.

Una tecnología que permite que muchas redes, generalmente construidas sobre la base de diferentes tecnologías, se conecten en una sola red se llama tecnología de interconexión de redes.

Las redes que utilizan sus propias tecnologías pueden conectar a cualquier usuario de su red entre sí y no pueden transferir datos a otra red. Las razones de esta situación son los propios formatos de trama de cada tecnología y sus propias pilas de protocolos.

Para interconectar redes construidas sobre la base de tecnologías tan diferentes, se necesitan herramientas adicionales, y dichas herramientas las proporciona la capa de red.

Se implementan funciones de capa de red:

□ grupo de protocolos;

□ dispositivos especiales: enrutadores.

Para que los protocolos de capa de red entreguen paquetes a cualquier nodo en una red compuesta, esos nodos deben tener direcciones que sean únicas dentro de esa red compuesta. Estas direcciones se denominan de red o globales. Cada nodo de una red compuesta que pretende comunicarse con otros nodos de la red compuesta debe tener una dirección de red junto con la dirección asignada a él en la capa de enlace de datos. Por ejemplo, en la Fig. 4.

Arroz. 4. Ejemplo de una red compuesta

La red, utilizando su tecnología de canal, entrega la trama con el paquete encapsulado en ella a través de dirección dada. El enrutador extrae el paquete de la trama entrante y luego procesamiento necesario transmite el paquete para su posterior transporte a la siguiente red, habiéndolo empaquetado previamente en una nueva trama de capa de enlace, en el caso general de una tecnología diferente. Así, la capa de red desempeña el papel de coordinador, organizando el funcionamiento conjunto de redes construidas sobre la base de diferentes tecnologías.

En general, las funciones de la capa de red son más amplias que proporcionar intercambio dentro de una red compuesta. Por tanto, la capa de red resuelve el problema de crear barreras fiables y flexibles al tráfico no deseado entre redes.

En la capa de red, se definen dos tipos de protocolos.

El primer tipo, protocolos enrutables, implementa el movimiento de paquetes a través de la red. Estos son los protocolos a los que normalmente nos referimos cuando la gente habla de protocolos de capa de red. El segundo tipo son los protocolos de enrutamiento. Utilizando estos protocolos, los enrutadores recopilan información sobre la topología de las conexiones de red, en función de la cual seleccionan la ruta para reenviar paquetes.

Los protocolos más utilizados a nivel de red son:

IP - Protocolo de Internet

IPX: protocolo de interconexión de redes

X.25 (este protocolo se implementa parcialmente en la capa 2)

· CLNP - protocolo de red sin conexión

2. Capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos (otro nombre para la capa de enlace de información) garantiza un tránsito confiable de datos a través de un canal físico. Al realizar esta tarea, la capa de enlace es responsable de generar paquetes (tramas) de un tipo estándar para una red determinada (Ethernet, Token-Ring, FDDI), incluidos los campos de control inicial y final. Aquí se controla el acceso a la red, se detectan errores de transmisión calculando sumas de verificación y los paquetes erróneos se reenvían al receptor.

Podemos decir que los protocolos de canal están en un nivel superior en comparación con los protocolos físicos. Sin embargo, toda la información utilizada en un protocolo de capa de enlace está contenida en realidad en un flujo de bits transmitido a través de la interfaz serie. Conceptualmente consideramos campos protocolos de canal como anidados (contenidos dentro) del flujo de bits de los protocolos de capa física o dispuestos como capas dentro de ellos.

Para admitir varios métodos de acceso en redes locales, el comité de estándares IEEE 802 dividió la capa de enlace de datos del modelo OSI en dos subniveles (Fig. 5): control conexión lógica(Logical Link Control, LLC) a Media Access Control (MAC). Los procedimientos de control LLC están definidos por el grupo de trabajo 802.2 como los mismos que para el protocolo HDLC (Control de enlace de datos de alto nivel) del estándar ITU X.25 en modo equilibrado (LAPB). El modo equilibrado está destinado a redes de estructura igualitaria en las que cada estación puede iniciar el intercambio de datos con cualquier otra estación.

Arroz. 5. Capa de enlace

El subnivel superior (LLC - Logical Link Control) controla la conexión lógica, es decir, establece un canal de comunicación virtual. Estrictamente hablando, estas funciones no están relacionadas con un tipo de red específico, pero algunas de ellas aún están asignadas al equipo de red (adaptador de red). Otra parte de las funciones de la subcapa LLC la realiza el programa controlador del adaptador de red. La subcapa LLC es responsable de la interacción con la capa 3 (red). La subcapa inferior (MAC - Media Access Control) proporciona acceso directo al medio de transmisión de información (canal de comunicación). Está conectado directamente al equipo de red. Es en la subcapa MAC donde se produce la interacción con la capa física. Aquí se monitorea el estado de la red, los paquetes se retransmiten un número específico de veces en caso de colisiones, se reciben los paquetes y se verifica la exactitud de la transmisión.

Además del modelo OSI, también existe el modelo IEEE Proyecto 802, adoptado en febrero de 1980 (de ahí el número 802 en el nombre), que puede considerarse como una modificación, desarrollo y aclaración del modelo OSI. Los estándares definidos por este modelo (las llamadas especificaciones 802) pertenecen a las dos capas inferiores del modelo OSI y se dividen en doce categorías, a cada una de las cuales se le asigna su propio número:

802.1 - establece estándares de gestión de red a nivel MAC, incluido el algoritmo Spanning Tree. Este algoritmo se utiliza para garantizar la unicidad de la ruta (sin bucles) en redes en malla basadas en puentes y conmutadores con la capacidad de reemplazarla con una ruta alternativa en caso de falla. Los documentos también contienen especificaciones para la gestión de redes y la interconexión de redes.

802.2 - define el funcionamiento de la subcapa LLC en la capa de enlace de datos del modelo OSI. La LLC proporciona una interfaz entre los métodos de acceso a los medios y la capa de red. Las funciones LLC transparentes para las capas superiores incluyen encuadre, direccionamiento y control de errores. Esta subcapa se utiliza en la especificación Ethernet 802.3, pero no está incluida en la especificación Ethernet II.

802.3 - describe la capa física y la subcapa MAC para redes de banda base que utilizan una topología de bus y un método de acceso CSMA/CD. Este estándar fue desarrollado conjuntamente con Digital, Intel, Xerox y está muy cerca del estándar Ethernet. Sin embargo, los estándares Ethernet II e IEEE 802.3 no son completamente idénticos y se deben tomar medidas especiales para garantizar la compatibilidad entre diferentes tipos de nodos. 802.3 también incluye tecnologías Fast Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl).

802.5 - describe la capa física y la subcapa MAC para redes con topología de anillo y paso de token. Las redes IBM Token Ring 4/16 Mbit/s cumplen con este estándar.

802.8 - Informe TAG sobre redes ópticas. El documento contiene una discusión sobre el uso de cables ópticos en 80 redes, así como recomendaciones para instalar sistemas de cableado óptico.

802.9 - Informe del Grupo de Trabajo sobre Integración de Voz y Datos (IVD). El documento especifica la arquitectura y las interfaces de los dispositivos para la transmisión simultánea de datos y voz a través de una línea. El estándar 802.9, adoptado en 1993, es compatible con ISDN y utiliza la subcapa LLC definida en 802.2 y también admite sistemas de cableado UTP (par trenzado sin blindaje).

802.10 - Este informe del Grupo de trabajo de seguridad LAN examina la comunicación, el cifrado, la gestión de redes y los problemas de seguridad en arquitecturas de red compatibles con OSI.

802.11 es el nombre del grupo de trabajo que trabaja en la especificación 100BaseVG Ethernet 100BaseVG. El Comité 802.3, a su vez, también propuso especificaciones para Ethernet de 100 Mbps.

Tenga en cuenta que el trabajo del comité 802.2 sirvió de base para varios estándares (80, 802.12). Los comités separados (80) realizan principalmente funciones informativas para los comités relacionados con las arquitecturas de red.

Tenga en cuenta también que los diferentes comités 802.X especifican diferentes órdenes de bits para la transmisión. Por ejemplo, 802.3 (CSMA/CD) especifica el orden LSB en el que el bit menos significativo (bit significativo) se transmite primero, 802.5 (token ring) usa el orden inverso - MSB, al igual que ANSI X3T9.5 - el comité responsable de las especificaciones arquitectónicas FDDI. Estas dos opciones de orden de transmisión se conocen como "little-endian" (canónica) y "big-endian" (no canónica), respectivamente. Esta diferencia en el orden de transmisión es significativa para puentes y enrutadores que conectan diferentes redes.

Los siguientes intermediarios operan a nivel de enlace: dispositivos de red, como interruptores.

Los protocolos de Capa 2 más utilizados incluyen:

HDLC para enlaces serie IEEE 802.2 LLC (Tipo I y Tipo II) proporciona MAC para entornos de retransmisión de tramas FDDI X.25 Ethernet 802.x Token Ring

capa fisica (2)

La capa física define las características eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales de activar, mantener y desactivar un canal físico entre sistemas finales. Las especificaciones de la capa física definen características como niveles de voltaje, temporización de voltaje y tasas de transferencia. información fisica, distancias máximas de comunicación, conectores físicos y otras características similares.

Los protocolos de esta capa describen el intercambio físico de datos o la transferencia de bits a través de un medio físico entre DTE. La capa física determina cómo se codifican los bits para la transmisión, el orden en que se transmiten al dispositivo y el diagrama de conexión al dispositivo.

Las funciones de la capa física se implementan en todos los dispositivos conectados a la red. En el lado de la computadora, las funciones de la capa física las realiza el adaptador de red o el puerto serie.

Un ejemplo de protocolo de capa física es la especificación 10Base-T. Tecnologías Ethernet, que define el cable utilizado como par trenzado no blindado de categoría 3 con una impedancia característica de 100 ohmios, un conector RJ-45, una longitud máxima de segmento físico de 100 metros, código Manchester para representar datos en el cable, así como varios otros requisitos ambientales. y características eléctricas.

La capa física no comprende el significado de la información que transmite. Para él, esta información representa un flujo uniforme de bits que debe entregarse sin distorsión y de acuerdo con una frecuencia de reloj determinada (el intervalo entre bits adyacentes).

En la capa física operan dispositivos de red como transceptores, repetidores y concentradores de repetidores.

Para que un único estándar admita diferentes tipos de medios de transmisión, el comité IEEE dividió la capa física en tres subcapas (Fig. 6). Subnivel codificación física define el método de codificación utilizado en varios tipos ambiente. La subcapa de enlace de medios físicos convierte mensajes de la subcapa de codificación física en mensajes para el medio de transmisión. La tercera subcapa, que depende del entorno físico, define el conector físico y sus propiedades eléctricas utilizadas para conectarse al entorno. Tenga en cuenta que la figura anterior muestra dos pilas, cada una de las cuales contiene tres subniveles, lo que le permite mostrar el propósito de cada subnivel; Además, se pueden desarrollar interfaces adicionales independientes del entorno definiendo grupos adicionales que contengan tres subcapas. Por lo tanto, dividir la capa física en subcapas proporciona la flexibilidad de la LAN para operar utilizando los últimos tipos de medios que se desarrollarán en el futuro.

Arroz. 6. Dividir la capa física en subcapas para admitir aplicaciones multimedia en LAN de alta velocidad

Niveles dependientes e independientes de la red

Las funciones en todas las capas del modelo OSI se pueden clasificar en uno de dos grupos: funciones que dependen de una implementación técnica específica de la red o funciones que están orientadas a trabajar con aplicaciones.

Las tres capas inferiores (física, de enlace de datos y de red) dependen de la red, es decir, los protocolos de estos niveles están estrechamente relacionados entre sí. implementación técnica Redes y equipos de comunicación utilizados. Por ejemplo, la transición a equipos FDDI significa un cambio completo en los protocolos de las capas física y de enlace de datos en todos los nodos de la red.

Las tres capas principales (aplicación, presentación y sesión) están orientadas a la aplicación y dependen poco de características técnicas construyendo una red. Los protocolos en estas capas no se ven afectados por ningún cambio en la topología de la red, reemplazo de equipos o transición a otra tecnología de red. Por lo tanto, la transición de Ethernet a la tecnología l00VG-AnyLAN de alta velocidad no requerirá ningún cambio en el software que implementa las funciones de los niveles de aplicación, representante y sesión.

La capa de transporte es intermedia, oculta todos los detalles del funcionamiento de las capas inferiores a las superiores. Esto le permite desarrollar aplicaciones que no dependen de medios técnicos para transportar mensajes directamente. En la figura. La Figura 7 muestra las capas del modelo OSI en las que operan varios elementos de la red. Una computadora con un sistema operativo de red instalado interactúa con otra computadora utilizando protocolos de los siete niveles. Las computadoras llevan a cabo esta interacción indirectamente a través de diversos dispositivos de comunicación: concentradores, módems, puentes, conmutadores, enrutadores, multiplexores. Dependiendo del tipo, un dispositivo de comunicación puede funcionar solo en la capa física (repetidor), o en la capa física y de enlace (puente), o en la física, enlace y red, y a veces también captura la capa de transporte (enrutador). En la figura. 8. muestra la correspondencia de las funciones de varios dispositivos de comunicación con los niveles del modelo OSI.

Arroz. 7. Capas del modelo OSI dependientes e independientes de la red

Fig.8. Cumplimiento de funciones varios dispositivos capas de red del modelo OSI

Pilas de protocolos de comunicación estándar

Protocolo: reglas formalizadas que definen la secuencia y el formato de los mensajes intercambiados entre componentes de red ubicados en el mismo nivel, pero en diferentes nodos.

Una pila de protocolos es un conjunto de protocolos organizados jerárquicamente, suficientes para organizar la interacción de los nodos en una red.

Actualmente, las redes utilizan una gran cantidad de pilas de protocolos de comunicación. Las pilas más populares son:

Todos estos stacks en los niveles inferiores (físico y de enlace de datos) utilizan los mismos protocolos estandarizados Ethernet, Token Ring, FDDI y algunos otros, que permiten utilizar los mismos equipos en todas las redes. Pero en los niveles superiores, todas las pilas funcionan según sus propios protocolos.

Pilas de protocolos estándar (OSI, tcp)

1. pilaOSI es un conjunto de especificaciones de protocolo específicas. Cumple totalmente con el modelo OSI e incluye protocolos para las siete capas de comunicación. Los protocolos más populares en la pila OSI son protocolos de aplicación: Protocolo de transferencia de archivos (PTAM), Emulación de terminal (UTP), Mesa de ayuda (X.500), Correo electrónico (X.400).

Un protocolo es un conjunto de reglas y procedimientos que rigen cómo se lleva a cabo la comunicación.

2. pilatcp/ IP fue desarrollado por iniciativa del Departamento de Defensa de EE. UU. en los años 80 para comunicarse con la red experimental y otras redes como un conjunto de protocolos comunes para entornos informáticos heterogéneos.

Hoy en día, la pila TCP/IP se utiliza para conectar computadoras en el sistema de información mundial de Internet, así como en una gran cantidad de redes corporativas. Esta pila en el nivel inferior admite todos los estándares populares de las capas física y de enlace de datos: para redes locales es Ethernet, Token Ring, FDDI, para redes globales es SLIP, PPP, protocolos de red terminal X.25, ISON.

Los principales protocolos son TCP e IP. Estos protocolos están en el modelo OSI. Estos protocolos pertenecen a las capas de red y transporte, respectivamente. IP garantiza que el paquete viaje a través de la red compuesta y TCP garantiza la confiabilidad de su entrega.

Pilas de protocolos de comunicación (IPX/ SPX, NetBIOS)

3. PilaIPX/SPX(IPX – Interwork Packed Exchange; SPX – Sequenced Packed Exchange).

Esta pila es la pila de protocolos Novell original desarrollada para el sistema operativo de red NetWave a principios de los años 80. La popularidad de la pila está directamente relacionada con el sistema operativo, que aún conserva su liderazgo en número. sistemas instalados.

A nivel físico y de enlace de datos, las redes Novell utilizan todos los protocolos populares de estos niveles (Ethernet, Token Ring, FDDI y otros). A nivel de red, la pila de Novell utiliza el protocolo IPX, así como los protocolos de intercambio de información de enrutamiento RIP y NLSP (análogos al protocolo OSPF de la pila TCP/IP). IPX es un protocolo que se ocupa del direccionamiento y enrutamiento de paquetes en redes Novell. Las decisiones de enrutamiento IPX se basan en los campos de dirección en el encabezado del paquete, así como en la información de los protocolos de intercambio de información de enrutamiento. Por ejemplo, IPX utiliza información proporcionada por cualquiera de los dos protocolo RIP, para reenviar paquetes a la computadora de destino o al siguiente enrutador. El protocolo IPX admite únicamente el método de datagramas para el intercambio de mensajes, por lo que consume recursos informáticos de forma económica. El protocolo IPX proporciona tres funciones: establecer una dirección, establecer una ruta y enviar datagramas. La capa de transporte del modelo OSI en la pila de Novell corresponde al protocolo SPX, que realiza la transferencia de mensajes orientada a la conexión. Los protocolos NCP y SAP operan en los niveles superiores de aplicación, representante y sesión. El protocolo NCP es un protocolo entre el servidor NetWare y el shell de la estación de trabajo. Este protocolo de capa de aplicación implementa la arquitectura cliente-servidor en las capas superiores del modelo OSI. Utilizando las funciones de este protocolo, la estación de trabajo se conecta al servidor, asigna los directorios del servidor a letras de unidades locales y visualiza sistema de archivos servidor, copia archivos remotos, cambia sus atributos, etc., y también comparte una impresora de red entre estaciones de trabajo.

4. pilaNetBIOS ampliamente utilizado en productos de IBM y Microsoft. Los protocolos NetBEUI y SMB operan en los niveles superiores.

El protocolo NetBIOS – Sistema básico de entrada/salida de red apareció en 1984 como una extensión de red de las funciones estándar del sistema básico de entrada/salida del IBM PC para el programa IBM PC Network. Este protocolo fue posteriormente reemplazado por el protocolo extendido. interfaz de usuario(NetBEUI).

El protocolo NetBIOS opera en tres niveles del modelo de interconexión de sistemas abiertos: red, transporte y sesión. NetBIOS puede proporcionar un nivel de servicio superior a los protocolos IPX y SPX, pero no tiene capacidades de enrutamiento. Por tanto, NetBIOS no es un protocolo de red en el sentido estricto de la palabra. NetBIOS contiene muchas funciones de red útiles que se pueden atribuir a las capas de red, transporte y sesión, pero no se puede utilizar para enrutar paquetes, ya que el protocolo de intercambio de tramas NetBIOS no introduce el concepto de red. Esto limita el uso del protocolo NetBIOS a redes locales que no están divididas en subredes. NetBIOS admite comunicaciones basadas en datagramas y conexiones. El protocolo SMB, correspondiente a las capas de aplicación y representativas del modelo OSI, regula la interacción de la estación de trabajo con el servidor. Las funciones SMB incluyen las siguientes operaciones:

Gestión de sesiones. Creación y ruptura de un canal lógico entre la estación de trabajo y los recursos de red del servidor de archivos. Acceso a archivos. Una estación de trabajo puede comunicarse con el servidor de archivos con solicitudes para crear y eliminar directorios, crear, abrir y cerrar archivos, leer y escribir en archivos, cambiar el nombre y eliminar archivos, buscar archivos, obtener y configurar atributos de archivos y bloquear registros. Servicio de impresión. La estación de trabajo puede poner en cola archivos para imprimir en el servidor y obtener información sobre la cola de impresión. Servicio de mensajería. SMB admite mensajería simple con las siguientes funciones: enviar un mensaje simple; enviar un mensaje de difusión; enviar inicio del bloque de mensajes; enviar texto de bloque de mensaje; enviar bloque de fin de mensaje; reenviar nombre de usuario; cancelar el envío; obtener el nombre de la máquina.

Modelo y pila OSI tcp IP

El conjunto de protocolos TCP/IP (pila) fue diseñado específicamente para redes de área amplia e interconexión de redes. Inicialmente se centra en la baja calidad de los canales de comunicación, en la alta probabilidad de errores y conexiones rotas. Este protocolo se adopta en la red informática mundial Internet, una parte importante de cuyos suscriptores están conectados a través de líneas de acceso telefónico (es decir, líneas telefónicas regulares). Al igual que el protocolo IPX/SPX, el protocolo TCP/IP también admite enrutamiento. Sobre esta base operan protocolos de alto nivel como SMTP, FTP, SNMP. La desventaja del protocolo TCP/IP es su menor velocidad que IPX/SPX. Sin embargo, TCP/IP ahora se utiliza en redes locales para simplificar la coordinación de los protocolos de red de área local y amplia. Actualmente se considera un elemento básico en los sistemas operativos más comunes.

La pila de protocolos TCP/IP a menudo incluye protocolos de todos los niveles superiores (Fig. 9). Y entonces ya podemos hablar de la integridad funcional de la pila TCP/IP.

Capas de la pila TCP/IP

1. La capa física describe el medio de transmisión de datos (ya sea un cable, una fibra óptica o un canal de radio), las características físicas de dicho medio y el principio de transmisión de datos.

2. La capa de enlace de datos describe cómo se transmiten los paquetes de datos a través de la capa física, incluida la codificación (es decir, secuencias especiales de bits que definen el principio y el final de un paquete de datos).

3. La capa de red está diseñada inicialmente para transferir datos de una (sub)red a otra. Ejemplos de este tipo de protocolo son X.25 e IPC en ARPANET. Con el desarrollo del concepto de red global, se agregaron capacidades adicionales a la capa para la transmisión de cualquier red a cualquier red, independientemente de los protocolos de nivel inferior, así como la capacidad de solicitar datos de una parte remota.

4. Los protocolos de la capa de transporte pueden resolver el problema de la entrega de mensajes no garantizados (“¿el mensaje llegó al destinatario?”) y también garantizar la secuencia correcta de llegada de los datos.

5. La mayoría de las aplicaciones de red operan en la capa de aplicación. Estos programas tienen sus propios protocolos de comunicación, como HTTP para WWW, FTP (transferencia de archivos), SMTP (correo electrónico), SSH (conexión segura a una máquina remota), DNS (resolución de nombres simbólicos en direcciones IP) y muchos otros.

Hay desacuerdo sobre cómo encajar el modelo TCP/IP en el modelo OSI porque las capas de estos modelos no son las mismas.

Una interpretación simplificada de la pila TCP/IP se puede representar de la siguiente manera:

7 aplicado	HTTP, FTP, DNS (RIP que se ejecuta sobre UDP y BGP que se ejecuta sobre TCP son parte de la capa de red)	Aplicado
6 Representante
5 sesión
4 Transporte	TCP, UDP, RTP, SCTP, DCCP (los protocolos de enrutamiento como OSPF que se ejecutan sobre IP son parte de la capa de red)	Transporte
3 Red	IP (los protocolos auxiliares como ICMP e IGMP se ejecutan sobre IP, pero son parte de la capa de red; ARP no se ejecuta sobre IP)
2 canales	Ethernet, Token Ring y similares	Físico
1 fisico

Encapsulación y procesamiento de paquetes

A medida que un paquete de datos avanza a través de los niveles de arriba a abajo, cada nuevo nivel agrega su propia información de servicio al paquete en forma de encabezado y, posiblemente, de final (información colocada al final del mensaje). Esta operación se denomina encapsular los datos de nivel superior en un paquete de nivel inferior. La información del servicio está destinada a un objeto del mismo nivel en una computadora remota; su formato e interpretación están determinados por el protocolo de este nivel.

Por supuesto, los datos provenientes de una capa superior pueden ser en realidad paquetes con datos ya encapsulados de una capa aún superior.

Por otro lado, cuando se recibe un paquete de la capa inferior, se divide en un encabezado (trailer) y datos. Se analiza la información de servicio del encabezado (tráiler) y, de acuerdo con ella, los datos posiblemente se envían a uno de los objetos de nivel superior. Éste, a su vez, considera estos datos como un paquete con su propia información de servicio y datos de un nivel aún superior, y el procedimiento se repite hasta que los datos del usuario, libres de toda información de servicio, llegan al proceso de solicitud.

Es posible que el paquete de datos no alcance el nivel más alto, por ejemplo si esta computadora Representa una estación intermedia en el camino entre el remitente y el destinatario. En este caso, un objeto en el nivel correspondiente, al analizar la información del servicio, notará que el paquete en este nivel no está dirigido a él (aunque desde el punto de vista de los niveles inferiores estaba dirigido a esta computadora en particular). Entonces el objeto servirá acciones necesarias reenviar el paquete a su destino o devolverlo al remitente con un mensaje de error, pero en cualquier caso no reenviará los datos a la capa superior.

Lista de materiales utilizados

1 – , – Redes informáticas. 3ª edición. – M.: Pedro, 2006.

2 – G. Held - Tecnologías de transmisión de datos. 7ª edición. – M.: Pedro, 2003

3 – Descripción general de la tecnología de interconexión de CISCO – carril Vladimir Pleshakov (Servidor Mark-ITT)

4 – ***** – Universidad de Tecnologías de la Información de Internet

5 – ***** – Portal analítico para especialistas en TI

6-Unix. estadística. ***** – Documentación Unix

7-Wikipedia. org - Internet - Enciclopedia

8 – , – Redes y Telecomunicaciones. 2da ed. – M.: Academia, 2007

9 – – Conferencias del curso “Redes Informáticas y Telecomunicaciones”

Todas estas pilas, excepto SNA en los niveles inferiores (físico y de enlace de datos), utilizan el mismo pozo. estandarizado protocolos Ethernet, Token Ring, FDDI y muchos otros, que le permiten utilizar el mismo equipo en todas las redes. Pero en los niveles superiores, todas las pilas funcionan según sus propios protocolos. Estos protocolos a menudo no se ajustan a las capas recomendadas por el modelo OSI. En particular, las funciones de las capas de sesión y presentación suelen combinarse con la capa de aplicación. Esta discrepancia se debe al hecho de que el modelo OSI apareció como resultado de una generalización de pilas ya existentes y realmente utilizadas, y no al revés.

Pila OSI

Debe hacerse una distinción clara entre el modelo OSI y la pila OSI. Si el modelo OSI es un marco conceptual para interconectar sistemas abiertos, la pila OSI es un conjunto de especificaciones de protocolo muy específicas.

A diferencia de otras pilas de protocolos, la pila OSI sigue completamente el modelo OSI e incluye especificaciones de protocolo para las siete capas de interoperabilidad definidas en ese modelo. En las capas inferiores, la pila OSI admite los protocolos Ethernet, Token Ring, FDDI, WAN, X.25 e ISDN; es decir, utiliza protocolos de capa inferior desarrollados fuera de la pila, como todas las demás pilas. Los protocolos de las capas de red, transporte y sesión de la pila OSI están especificados e implementados por varios fabricantes, pero aún no están generalizados. Los protocolos más populares de la pila OSI son los protocolos de aplicación. Estos incluyen: protocolo de transferencia de archivos FTAM, protocolo de emulación de terminal VTP, protocolos de mesa de ayuda X.500, protocolos de correo electrónico X.400 y muchos otros.

Los protocolos de la pila OSI se caracterizan por su complejidad y especificaciones ambiguas. Estas propiedades fueron el resultado de la política general de los desarrolladores de la pila, que buscaron tener en cuenta todos los casos y todas las tecnologías existentes en sus protocolos. A esto hay que añadir también las consecuencias de un gran número de compromisos políticos que son inevitables a la hora de adoptar estándares internacionales en una cuestión tan acuciante como la construcción de redes informáticas abiertas.

Debido a su complejidad, los protocolos OSI requieren mucha potencia de procesamiento de la CPU, lo que los hace más adecuados para máquinas potentes que para redes de computadoras personales.

Pila OSI- estándar internacional independiente de los fabricantes. Cuenta con el respaldo del gobierno de EE. UU. a través de su programa GOSIP, que requiere que todas las redes informáticas instaladas en agencias gubernamentales de EE. UU. después de 1990 admitan directamente la pila OSI o proporcionen un medio para migrar a esa pila en el futuro. Sin embargo, la pila OSI es más popular en Europa que en EE. UU., ya que quedan menos redes heredadas en Europa que ejecutan protocolos nativos. La mayoría de las organizaciones recién están planeando pasar a la pila OSI y muy pocas han comenzado a crear proyectos piloto. Entre quienes trabajan en esta dirección se encuentran el Departamento de Marina de los EE. UU. y la red NFSNET. Uno de los mayores fabricantes que soportan OSI es AT&T, su red Stargroup se basa completamente en esta pila.

Pila TCP/IP

La pila TCP/IP fue desarrollada por iniciativa del Departamento de Defensa de EE. UU. hace más de 20 años para conectar la red experimental ARPAnet con otras redes como un conjunto de protocolos comunes para entornos informáticos heterogéneos. Una gran contribución al desarrollo de la pila TCP/IP, que debe su nombre a los populares protocolos IP y TCP, la hicieron especialistas de la Universidad de Berkeley, que implementaron los protocolos de la pila en la versión del sistema operativo UNIX. La popularidad de este sistema operativo llevó a la adopción generalizada de TCP, IP y otras pilas de protocolos. Hoy en día, esta pila se utiliza para conectar computadoras a Internet, así como en una gran cantidad de redes corporativas.

La pila TCP/IP en el nivel inferior admite todos los estándares populares de las capas física y de enlace de datos: para redes locales: Ethernet, Token Ring, FDDI, para redes globales: protocolos para trabajar en líneas arrendadas y de acceso telefónico analógico SLIP, PPP , protocolos para redes territoriales X.25 y RDSI.

Los principales protocolos de la pila, que le dan nombre, son IP y TCP. Estos protocolos, en la terminología del modelo OSI, pertenecen a las capas de red y de transporte, respectivamente. IP garantiza que el paquete viaje a través de la red compuesta y TCP garantiza la confiabilidad de su entrega.

A lo largo de muchos años de uso en redes de varios países y organizaciones, la pila TCP/IP ha incorporado una gran cantidad de protocolos a nivel de aplicación. Estos incluyen protocolos tan populares como el protocolo de transferencia de archivos FTP, el protocolo de emulación de terminal Telnet, el protocolo de correo SMTP utilizado en el correo electrónico de Internet, los servicios de hipertexto del servicio WWW y muchos otros.

Hoy en día, la pila TCP/IP es una de las pilas de protocolos de transporte más comunes en las redes informáticas.

De hecho, sólo Internet conecta alrededor de 10 millones de computadoras en todo el mundo que interactúan entre sí utilizando la pila de protocolos TCP/IP.

El rápido crecimiento de la popularidad de Internet también ha provocado cambios en el equilibrio de poder en el mundo. protocolos de comunicacion- Los protocolos TCP/IP, sobre los que se construye Internet, comenzaron a desplazar rápidamente al líder indiscutible de los últimos años: la pila IPX/SPX de Novell. Hoy en día, en el mundo, el número total de computadoras en las que está instalada la pila TCP/IP ha excedido la cantidad de computadoras en las que se ejecuta la pila IPX/SPX, y esto indica un cambio en la actitud de los administradores de redes locales hacia los protocolos. utilizados en computadoras de escritorio, ya que anteriormente se usaban en casi todas partes los protocolos Novell necesarios para acceder servidores de archivos Netware. El proceso de promover la pila TCP/IP a una posición de liderazgo en todo tipo de redes continúa y ahora cualquier sistema operativo industrial debe incluir una implementación de software de esta pila.

Aunque los protocolos TCP/IP están indisolublemente ligados a Internet, y cada una de la armada multimillonaria de computadoras de Internet se ejecuta en esta pila, hay una gran cantidad de redes locales, corporativas y territoriales que no son directamente parte de Internet y que También utilice los protocolos TCP/IP. Para distinguir estas redes de Internet, se denominan redes TCP/IP o simplemente redes IP.

Debido a que la pila TCP/IP se diseñó originalmente para Internet, tiene muchas características que le dan una ventaja sobre otros protocolos cuando se trata de construir redes que incluyan comunicaciones de área amplia. En particular, una característica muy útil que hace que este protocolo sea útil en redes grandes es su capacidad para fragmentar paquetes. De hecho, una red compuesta compleja a menudo consta de redes construidas sobre principios completamente diferentes. Cada una de estas redes puede establecer su propio valor para la longitud máxima de una unidad de datos transmitidos (trama). En este caso, al pasar de una red con una longitud máxima mayor a otra con una longitud máxima menor, puede ser necesario dividir la trama transmitida en varias partes. El protocolo IP de la pila TCP/IP resuelve eficazmente este problema.

Otra característica de la tecnología TCP/IP es su sistema de direccionamiento flexible, que facilita la inclusión de redes de otras tecnologías en Internet (Internet o red compuesta) en comparación con otros protocolos de propósitos similares. Esta propiedad también facilita el uso de la pila TCP/IP para construir grandes redes heterogéneas.

La pila TCP/IP utiliza capacidades de transmisión con mucha moderación. Esta propiedad es simplemente necesaria cuando se trabaja en canales de comunicación lentos típicos de las redes territoriales.

Sin embargo, el precio a pagar por estas ventajas son los altos requisitos de recursos y la complejidad de la administración de redes IP. Implementar la poderosa funcionalidad de la pila de protocolos TCP/IP requiere un esfuerzo computacional significativo. Un sistema de direccionamiento flexible y el rechazo de transmisiones conducen a la presencia en la red IP de varios servicios centralizados como DNS, DHCP, etc. Cada uno de estos servicios simplifica la administración de la red y la configuración del equipo, pero al mismo tiempo requiere una estrecha Atención por parte de los administradores.

Se pueden dar otros argumentos a favor y en contra, pero el hecho es que hoy en día TCP/IP es la pila de protocolos más popular, ampliamente utilizada tanto en redes globales como locales.

Pila IPX/SPX

Esta pila es la pila de protocolos Novell original, desarrollada para el sistema operativo de red NetWare a principios de los años 80. Los protocolos de capa de red y sesión Internetwork Packet Exchange (IPX y Sequenced Packet Exchange, SPX), que dan nombre a la pila, son una adaptación directa de los protocolos XNS de Xerox, que son mucho menos comunes que la pila IPX/SPX.

La popularidad de la pila IPX/SPX está directamente relacionada con el sistema operativo Novell NetWare, que durante mucho tiempo mantuvo el liderazgo mundial en el número de sistemas instalados, aunque recientemente su popularidad ha disminuido significativamente y su tasa de crecimiento está notablemente por detrás. Windows NUEVO TESTAMENTO.

Muchas características de la pila IPX/SPX se deben a la orientación de las primeras versiones del sistema operativo NetWare (hasta la versión 4.0) para trabajar en pequeñas redes locales que constan de computadoras personales con recursos modestos. Está claro que para tales computadoras Novell necesitaba protocolos cuya implementación requeriría un número mínimo de RAM(limitado en computadoras compatibles con IBM que ejecutan MS-DOS a 640 KB) y que se ejecutaría rápidamente en procesadores de baja potencia de procesamiento. Como resultado, los protocolos de pila IPX/SPX hasta hace poco funcionaban bien en redes locales y no tan bien en grandes redes corporativas, ya que sobrecargaban enlaces globales lentos con paquetes de difusión que son utilizados intensivamente por varios protocolos en esta pila (por ejemplo, para establecer comunicación entre clientes y servidores). Esta circunstancia, así como el hecho de que la pila IPX/SPX es propiedad de Novell y debe tener licencia para implementarla (es decir, no se admitían especificaciones abiertas), durante mucho tiempo limitó su ámbito de actividad únicamente a las redes.

Pilas de protocolos

Una pila de protocolos es un conjunto de protocolos de red organizados jerárquicamente en varios niveles, suficientes para organizar y garantizar la interacción de los nodos de la red. Actualmente, las redes utilizan una gran cantidad de pilas de protocolos de comunicación. Las pilas más populares son: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA y OSI. Todas estas pilas, excepto SNA, en los niveles inferiores (físico y de enlace de datos) utilizan los mismos protocolos bien estandarizados Ethemet, Token Ring, FDDI y algunos otros, que permiten utilizar el mismo equipo en todas las redes. Pero en los niveles superiores, todas las pilas funcionan según sus propios protocolos. Estos protocolos a menudo no se ajustan a las capas recomendadas por el modelo OSI. En particular, las funciones de las capas de sesión y presentación suelen combinarse con la capa de aplicación. Esta discrepancia se debe al hecho de que el modelo OSI apareció como resultado de una generalización de pilas ya existentes y realmente utilizadas, y no al revés.

Todos los protocolos incluidos en la pila fueron desarrollados por un solo fabricante, es decir, pueden funcionar de la manera más rápida y eficiente posible.

Un punto importante en el funcionamiento de equipos de red, en particular un adaptador de red, es la vinculación de protocolos. Le permite utilizar diferentes pilas de protocolos al dar servicio a un adaptador de red. Por ejemplo, puede utilizar pilas TCP/IP e IPX/SPX simultáneamente. Si de repente se produce un error al intentar establecer una conexión con el destinatario utilizando la primera pila, se producirá automáticamente un cambio para utilizar el protocolo de la siguiente pila. Un punto importante en este caso es el orden de vinculación, ya que afecta claramente el uso de uno u otro protocolo de diferentes pilas.

Independientemente de cuántos adaptadores de red estén instalados en la computadora, la vinculación se puede realizar "uno a varios" o "varios a uno", es decir, una pila de protocolos se puede vincular a varios adaptadores a la vez o varias pilas a un adaptador. .

NetWare es un sistema operativo de red y un conjunto de protocolos de red que se utilizan en este sistema para interactuar con las computadoras cliente conectadas a la red. Los protocolos de red del sistema se basan en la pila de protocolos XNS. NetWare actualmente admite los protocolos TCP/IP e IPX/SPX. Novell NetWare fue popular en los años 80 y 90 debido a su mayor eficiencia en comparación con los sistemas operativos. propósito general. Esta es ahora una tecnología obsoleta.

Xerox desarrolló la pila de protocolos XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) para transmitir datos a través de redes Ethernet. Contiene 5 niveles.

Nivel 1 - medio de transmisión - implementa las funciones de las capas física y de enlace de datos en el modelo OSI:

* gestiona el intercambio de datos entre el dispositivo y la red;

* enruta datos entre dispositivos en la misma red.

La capa 2 (internetwork) corresponde a la capa de red en el modelo OSI:

* gestiona el intercambio de datos entre dispositivos ubicados en diferentes redes (proporciona servicio de datagramas según el modelo IEEE);

* describe la forma en que los datos fluyen a través de la red.

La capa 3 - transporte - corresponde a la capa de transporte en el modelo OSI:

* proporciona comunicación de extremo a extremo entre el origen de datos y el destino.

El nivel 4 - control - corresponde a los niveles de sesión y representativo en el modelo OSI:

* controla la presentación de datos;

* gestiona el control sobre los recursos del dispositivo.

El nivel 5 - aplicación - corresponde a los niveles más altos del modelo OSI:

* proporciona funciones de procesamiento de datos para tareas de aplicación.

La pila de protocolos TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet) es la más común y funcional en la actualidad. Funciona en redes locales de cualquier tamaño. Esta pila es la pila principal de Internet global. El soporte de pila se implementó en computadoras que ejecutan el sistema operativo UNIX. Como resultado, la popularidad del protocolo TCP/IP ha aumentado. La pila de protocolos TCP/IP incluye muchos protocolos que operan en diferentes niveles, pero debe su nombre a dos protocolos: TCP e IP.

TCP (Protocolo de control de transmisión) es un protocolo de transporte diseñado para controlar la transmisión de datos en redes utilizando la pila de protocolos TCP/IP. IP (Protocolo de Internet) es un protocolo de capa de red diseñado para entregar datos a través de una red compuesta utilizando uno de los protocolos de transporte, como TCP o UDP.

La capa inferior de la pila TCP/IP utiliza protocolos de transferencia de datos estándar, lo que hace posible su uso en redes que utilizan cualquier tecnologías de red y en ordenadores con cualquier sistema operativo.

El protocolo TCP/IP se desarrolló originalmente para su uso en redes globales, por lo que es extremadamente flexible. En particular, gracias a la capacidad de fragmentar paquetes, los datos, a pesar de la calidad del canal de comunicación, llegan en cualquier caso al destinatario. Además, gracias a la presencia del protocolo IP, se vuelve posible transferencia datos entre segmentos de red heterogéneos.

La desventaja del protocolo TCP/IP es la complejidad de la administración de la red. Así, para el funcionamiento normal de la red, se requieren servidores adicionales, por ejemplo DNS, DHCP, etc., cuyo mantenimiento ocupa la mayor parte del tiempo del administrador del sistema. Limoncelli T., Hogan K., Cheilup S. - Familia y administración de red. 2da ed. 2009 944с

La pila de protocolos IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) es desarrollada y es propiedad de Novell. Fue desarrollado para las necesidades del sistema operativo Novell NetWare, que hasta hace poco ocupaba una de las posiciones de liderazgo entre los sistemas operativos de servidores.

Los protocolos IPX y SPX operan en las capas de red y transporte del modelo ISO/OSI, respectivamente, y por lo tanto se complementan perfectamente.

El protocolo IPX puede transmitir datos mediante datagramas utilizando información de enrutamiento de red. Sin embargo, para transmitir datos a lo largo de la ruta encontrada, primero se debe establecer una conexión entre el remitente y el destinatario. Esto es lo que hace el protocolo SPX o cualquier otro protocolo de transporte que funcione en conjunto con IPX.

Desafortunadamente, la pila de protocolos IPX/SPX está diseñada inicialmente para dar servicio a redes pequeñas, por lo que su uso en redes grandes es ineficaz: el uso excesivo de la transmisión en líneas de comunicación de baja velocidad es inaceptable.

En las capas física y de enlace de datos, la pila OSI admite los protocolos Ethernet, Token Ring, FDDI, así como los protocolos LLC, X.25 e ISDN, es decir, utiliza todos los protocolos populares de nivel inferior desarrollados fuera de la pila. , como la mayoría de las otras pilas. La capa de red incluye el protocolo de red orientado a la conexión (CONP) y el protocolo de red sin conexión (CLNP), que se utilizan relativamente raramente. Los protocolos de enrutamiento de la pila OSI son ES-IS (Sistema final - Sistema intermedio) entre sistemas finales e intermedios e IS-IS (Sistema intermedio - Sistema intermedio) entre sistemas intermedios. La capa de transporte de la pila OSI oculta las diferencias entre los servicios de red orientados a conexión y sin conexión para que los usuarios reciban la calidad de servicio deseada independientemente de la capa de red subyacente. Para proporcionar esto, la capa de transporte requiere que el usuario especifique la calidad de servicio deseada. Los servicios de la capa de aplicación proporcionan transferencia de archivos, emulación de terminal, servicios de directorio y correo. De estos, los más populares son el servicio de directorio (estándar X.500), el correo electrónico (X.400), el protocolo de terminal virtual (VTP), el protocolo de transferencia, acceso y gestión de archivos (FTAM), el protocolo de reenvío y gestión de trabajos (JTM). .

Una pila de protocolos bastante popular desarrollada por IBM y Microsoft, respectivamente, destinada a su uso en los productos de estas empresas. Al igual que TCP/IP, los protocolos estándar como Ethernet, Token Ring y otros operan en los niveles físico y de enlace de datos de la pila NetBIOS/SMB, lo que hace posible usarlo junto con cualquier protocolo activo. equipo de red. En los niveles superiores, operan los protocolos NetBIOS (sistema básico de entrada/salida de red) y SMB (bloque de mensajes del servidor).

El protocolo NetBIOS se desarrolló a mediados de los años 80 del siglo pasado, pero pronto fue reemplazado por el protocolo NetBEUI (Interfaz de usuario extendida NetBIOS) más funcional, que permite un intercambio de información muy eficiente en redes que constan de no más de 200 computadoras.

Para intercambiar datos entre computadoras se utilizan nombres lógicos que se asignan a las computadoras de forma dinámica cuando están conectadas a la red. En este caso, la tabla de nombres se distribuye a cada computadora de la red. También admite trabajar con nombres de grupos, lo que le permite transferir datos a varios destinatarios a la vez.

Las principales ventajas del protocolo NetBEUI son la velocidad y los requisitos de recursos muy bajos. Si necesita organizar un intercambio rápido de datos en una red pequeña que consta de un solo segmento, no existe un mejor protocolo para ello. Además, una conexión establecida no es un requisito obligatorio para la entrega del mensaje: si no hay conexión, el protocolo utiliza el método de datagrama, donde el mensaje está equipado con la dirección del destinatario y del remitente y "despega", pasando de una computadora a otra.

Sin embargo, NetBEUI también tiene inconveniente significativo: Carece por completo de cualquier concepto de enrutamiento de paquetes, por lo que su uso en redes compuestas complejas no tiene sentido. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Computadoras, redes y sistemas de telecomunicaciones Moscú 2009. 292s

En cuanto al protocolo SMB (Server Message Block), se utiliza para organizar el funcionamiento de la red en los tres más niveles altos- capas de sesión, presentación y aplicación. Es cuando lo usa que es posible acceder a archivos, impresoras y otros recursos de la red. Este protocolo se mejoró varias veces (se lanzaron tres versiones), lo que hizo posible su uso incluso en sistemas operativos tan modernos como Microsoft Vista y Windows 7. El protocolo SMB es universal y puede funcionar en conjunto con casi cualquier protocolo de transporte, como TCP/IP y SPX.

La pila de protocolos DECnet (Digital Equipment Corporation net) contiene 7 capas. A pesar de la diferencia de terminología, las capas DECnet son muy similares a las capas del modelo OSI. DECnet implementa el concepto de arquitectura de red DNA (Arquitectura de red digital), desarrollado por DEC, según el cual sistemas informáticos heterogéneos (computadoras de diferentes clases), que operan bajo diferentes sistemas operativos, se pueden combinar en redes informáticas y de información distribuidas geográficamente.

El protocolo SNA (Arquitectura de red del sistema) de IBM está diseñado para la comunicación remota con computadoras grandes y contiene 7 niveles. SNA se basa en el concepto de máquina host y proporciona acceso de terminal remoto a los mainframes de IBM. La principal característica distintiva de SNA es la capacidad de cada terminal de acceder a cualquier programa de aplicación de la computadora host. La arquitectura de red del sistema se implementa sobre la base de un método de acceso a telecomunicaciones virtual (VTAM) en la computadora principal. VTAM gestiona todos los enlaces y terminales de comunicaciones, y cada terminal tiene acceso a todos los programas de aplicación.