TEMA 1: Introducción a las Redes de Telecomunicaciones 1. Modelo Genérico. 2. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones. 3. Estructura de Internet. 4. Retardos en Redes de Telecomunicaciones. 5. Modelo de Referencia TCP/IP.
1.1. ¿Qué es una Red de Telecomunicaciones?
Es Esuna unaInfraestructura. Infraestructura. Proporciona Proporcionacomunicación comunicaciónentre entremúltiples múltiplesentidades. entidades. De Deuna unamanera maneraeficiente. eficiente. Usando Usandodistintas distintastecnologías tecnologías(eléctricas, (eléctricas,electrónicas, electrónicas, electromagnéticas, electromagnéticas,ópticas,…) ópticas,…)
FUENTE
Sistema Origen
Transmisor
Sistemas Sistemasde de Transmisión Transmisión
Receptor
DESTINO
Sistema Destino
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1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración
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1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración
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1.2. Eficiencia, Evaluación e Integración Red Privada
•Centralitas •LAN
Red Pública
• RTB • ATM • Ethernet • HFC
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1.3. Elementos de una Red Básicos Básicos
Acceso: Acceso:del delorigen origenalalprimer primer conmutador. conmutador. Conmutación: Conmutación:elementos elementos que quedirigen dirigenlalainformación informaciónaa su sudestino. destino. Transmisión: Transmisión:enlaces enlacesque que unen unenconmutadores. conmutadores. Señalización: Señalización:parte partede delala red redque quecontrola controlasu su funcionamiento: funcionamiento:
Usuario-red. Usuario-red. Red-red. Red-red.
No NoBásicos Básicos
Sincronización: Sincronización: sintonización sintonizaciónde deemisores emisores con conreceptores. receptores. Gestión: Gestión:tarificación tarificaciónyy monitorización monitorizaciónyyresolución resolución de deproblemas. problemas. Servicios: Servicios:servicios servicios avanzados avanzadosaparte apartede delalapura pura transmisión transmisiónde dedatos datos(p.e. (p.e. priorización, priorización,entrega entrega fiable,…). fiable,…).
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2.1. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones Redes RedesBasadas Basadasen en Conmutación Conmutaciónde de Circuitos Circuitos
A
B
Establecen Establecenuna unareserva reservade de recursos recursospara paralalacomunicación. comunicación. Adecuada Adecuadacon: con: fuentes fuentesque queemiten emitenaauna una tasa tasaconstante. constante. Hablan Hablancon conelelmismo mismo destino durante destino duranteun uncierto cierto tiempo. tiempo. Ejemplo: Ejemplo:Conversaciones Conversaciones telefónicas. telefónicas. C 7
2.1. Clasificación de las Redes de Telecomunicaciones Redes RedesBasadas Basadasen en Conmutación Conmutaciónde de Paquetes Paquetes
Pensadas Pensadaspara: para: fuentes fuentesintermitentes intermitentes aa ráfagas. ráfagas. Los Losdestinos destinoscambian cambian rápidamente. rápidamente. Se Sebasan basanen enlala multiplexación multiplexaciónestadística. estadística.
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2.2. Tipos de Redes de Conmutación de Paquetes De DeCircuito CircuitoVirtual Virtual
Consiste Consisteen enpreparar prepararelelcamino camino para paramandar mandaruna unaserie seriede de paquetes. paquetes. Todos Todoslos lospaquetes paquetesseguirán seguiránlalamisma mismaruta. ruta. Datagrama Datagrama
El Elcamino caminose se busca buscapara paracada cadapaquete paqueteindividualmente. individualmente. Permite Permiteadaptarse adaptarsemejor mejoraalos loscambios cambiosde delalared. red. Es Esmás máslento lentoque quecircuito circuitovirtual virtualya yaque quehay hayprocesado procesadodel delpaquete paquete completo completoen entodos todoslos losnodos. nodos.
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2.3. Tipos Especiales de Conmutación de Paquetes Conmutación Conmutaciónde deMensajes Mensajes
En Encaso casode defragmentación, fragmentación,en encada cadaconmutador conmutadorque quese seatraviesa atraviesase se reensambla reensamblacompleto, completo,se seanaliza, analiza,yyse seenvía envíade denuevo, nuevo, fragmentándolo fragmentándolode denuevo nuevosisies esnecesario. necesario. Útil Útilen enredes redescon conprobabilidad probabilidadde deerror errormedia-alta. media-alta. Red2 MTU=3000
Red1 MTU=9000 9000
9000
Red3 MTU=5000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
9000 5000
3000
4000
9000
9000
3000
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2.3. Tipos Especiales de Conmutación de Paquetes Conmutación Conmutaciónde deCeldas Celdas
Los Lospaquetes paquetesson sonde deun untamaño tamañofijo fijoyypequeño. pequeño. Ventajas VentajaseeInconvenientes: Inconvenientes: Ventajas
Inconvenientes
Tamaño Fijo
• Más fácil de Procesar por Hw. • Más fácil de calcular
Tamaño Pequeño
• Tiempo de transmisión menor. • Sobrecarga de cabeceras. • Tiempo de llenado de paquete pequeño.
• No se adapta al tamaño del paquete a enviar.
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3.1. Componentes de una Red Ordenador - Host Enlace - Link
SUBRED - Subnet
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3.2. La Subred
Basada Basadaen enalguna algunatecnología tecnologíade dered. red. Clasificación Clasificaciónsegún segúnalcance: alcance: LAN LAN(Local (LocalArea AreaNetwork): Network):Red Redde deÁrea ÁreaLocal. Local. MAN MAN(Metropolitan (MetropolitanArea AreaNetwork): Network):Red RedMetrolopitana. Metrolopitana. WAN WAN(Wide (WideArea AreaNetwork): Network):Red Redde deÁrea ÁreaExtensa. Extensa.
Elementos de Interconexión
Medio Compartido
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3.3. Pero… ¿qué es Internet?
Internet Internet es es una una red red de de comunicación comunicación de de datos. datos. Internet Internet está está constituida constituida por por la la interconexión interconexión de de múltiples múltiples redes redes de de datos. datos. En En Internet Internet todos todos los los sistemas sistemas utilizan utilizan un un mismo mismo “idioma”: “idioma”: un un conjunto conjunto de de protocolos protocolos de de comunicación. comunicación.
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3.4. ¿Qué es un protocolo? Es Esel elconjunto conjuntode denormas normasque que regulan regulan una una comunicación. comunicación. Ejemplos: Ejemplos: Protocolo Protocolode de comprar compraren en una unatienda. tienda. Protocolo Protocolode dehablar hablarpor porteléfono. teléfono. Basado Basadoen enel elmodelo modelo “pregunta-respuesta”. “pregunta-respuesta”. En En una una red, red, un un protocolo protocolo define: define: el elformato formatoyyorden orden de de los losmensajes mensajesaa intercambiar. intercambiar. Las Lasacciones accionesaatomar tomaren en cada cada caso. caso.
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3.5. ¿Cómo es Internet?
3 2 1
4
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3.6. Identificador de Red 173.12.4.3 Cada ordenador posee 194.4.34.2 un identificador único (dirección). 10.3.3.1 Esta dirección se emplea para especificar el origen y el destino del paquete. Direcciones IP=32 bits. 10.3.3.10 128.1.128.1 A las direcciones IP se 156.67.4.3 les puede asignar un 10000000 00000001 10000000 00000001 nombre.
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3.7. Contenido de un Paquete Como Comouna unaCarta: Carta: Unos Unoscampos camposde decontrol control(remitente (remitenteyydestinatario, destinatario,otros). otros). Mensaje. Mensaje.
remitente
destinatario
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3.8. En resumen…
La La información información es es una una secuencia secuencia de de bits. bits. Los Los mensajes mensajes tiene tiene un un tamaño tamaño arbitrario. arbitrario. Los Los router router almacenan almacenan yy retransmiten retransmiten paquetes. paquetes. La La capacidad capacidad de de un un enlace enlace está está limitada limitada yy se se mide mide en en bits bits por por segundo. segundo. Tanto Tanto los los computadores computadores como como los los routers routers utilizan utilizan los los mismos mismos protocolos protocolos (TCP/IP). (TCP/IP). Además, Además, todos todos utilizaban utilizaban un un esquema esquema de de direccionamiento direccionamiento común: común: las las direcciones direcciones IP. IP.
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3.9. Extremo de la Red
En En los los extremos extremos están están los los ordenadores ordenadores (hosts). (hosts). Las Las redes redes permiten permiten las las aplicaciones aplicaciones distribuidas: distribuidas: Varios Varios sistemas sistemas colaboran colaboran para para ofrecer ofrecer un un servicio servicio al al usuario. usuario. Dos Dos tipos tipos de de Servicios: Servicios: Orientado Orientado aa conexión. conexión. Sin Sin conexión. conexión. Dos Dos modelos modelos de de aplicaciones aplicaciones distribuidas: distribuidas: Cliente-Servidor. Cliente-Servidor. Entre Entre pares pares (peer-to-peer). (peer-to-peer). 20
3.10. Servicios orientado a conexión
Similar Similar al al teléfono: teléfono: Conexión Conexión antes antes de de transferir transferir datos. datos. Información Información de de estado estado asociada asociada aa la la comunicación comunicación en en los los dos dos extremos. extremos. Ofrece Ofrece transferencia transferencia fiable fiable de de datos: datos: Entrega Entrega ordenada. ordenada. Control Control de de flujo flujo yy de de error. error. Control Control de de congestión. congestión. Ejemplos: Ejemplos: email, email, web, web, ftp,… ftp,… 21
3.11. Servicios no orientados a conexión
Similar Similar al al correo correo tradicional: tradicional:
Cada Cada mensaje mensajese setrata tratade deforma forma independiente. independiente. No No se semaneja manejainformación información de deestado. estado.
Es Es un un servicio servicio más más rápido rápido yy simple simple que que el el orientado orientado aa conexión: conexión: No No control controlde deflujo, flujo, ni nierrores erroresni nigarantía garantía de deentrega. entrega.
Empleado Empleado para: para:
Transferencia Transferenciade deInformación Informaciónmultimedia. multimedia. Aplicaciones Aplicacionesque que requieren requieren difusiones. difusiones. Aplicaciones Aplicacionespregunta-respuesta pregunta-respuestacortas. cortas. 22
3.12. El modelo cliente-servidor
Usado Usado para para la la mayor mayor parte parte de de aplicaciones aplicaciones en en red. red. Dos Dos extremos: extremos: Cliente: Cliente: solicita solicita el el servicio. servicio. Servidor: Servidor: proporciona proporciona el el servicio servicio solicitado. solicitado. Aplicación Aplicación distribuida: distribuida: parte parte en en el el servidor servidor yy parte parte en en el el cliente. cliente. Red Cliente 1. Petición
Servidor
2. Respuesta
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3.12. Cliente(s) - Servidor
Varios Varios clientes clientes se se pueden pueden dirigir dirigir simultáneamente simultáneamente al al mismo mismo servidor. servidor. Algunos Algunos servidores servidores atienden atienden varios varios clientes clientes aa la la vez, vez, otros otros lo lo hacen hacen secuencialmente. secuencialmente.
Cliente Red Cliente
Servidor Cliente 24
3.13. El modelo peer-to-peer
Todos Todos los los miembros miembros incorporan incorporan la la funcionalidad funcionalidad de de servidor servidor yy de de cliente. cliente. Las Las peticiones peticiones se se pueden pueden dirigir dirigir aa cualquier cualquier de de los los dos dos miembros. miembros. Cliente
Cliente Red
Servidor
Servidor Petición / Respuesta
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3.14. Identificación de Procesos
Las direcciones IP identifican de forma unívoca un ordenador en la red. ¿Cómo distinguir entre distintos procesos dentro del mismo ordenador? Identificador de puerto (16 bits).
213.45.12.9
Puertos
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3.15. Acceso a la red
Para Para conectar conectar un un ordenador ordenador al al primer primer router router que que le le permite permite acceder acceder aa Internet Internet se se necesita: necesita: Un Un medio medio físico físico sobre sobre el el que que enviar enviar los los datos datos (medios (medios de de transmisión). transmisión). Una Una tecnología tecnología de de acceso acceso aa la la red. red.
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3.15. Medios de transmisión Los computadores se conectan a los routers mediante algún medio de transmisión: Medios Guiados: Par trenzado. Coaxial. Fibra Óptica.
Medios no guiados (radio, luz): Radio Terrestre. Satélite. Láser.
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3.15. Tecnologías de acceso a la red
Acceso Acceso doméstico: doméstico:
Modem Modemtelefónico. telefónico. DSL DSL (Digital (DigitalSubscriber SubscriberLine). Line). HFC HFC(Hybrid (Hybrid Fiber FiberCoaxial). Coaxial).
Acceso Acceso corporativo: corporativo: Ethernet. Ethernet.
Acceso Acceso inalámbrico: inalámbrico:
IEEE IEEE802.11 802.11 (WiFi). (WiFi). Telefonía Telefonía Móvil Móvil//WAP. WAP. WiMax. WiMax. 29
3.16. Servicios de acceso a Internet
Los Los proveedores proveedores de de servicio/acceso servicio/acceso se se dividen dividen en: en: Mayoristas: Mayoristas: UUNet, UUNet, AT&T, AT&T, Sprint,… Sprint,… Minoristas: Minoristas: AOL, AOL, Ono, Ono, Ya.com, Ya.com, Jazztel,… Jazztel,…
Similar Similar aa una una red red de de distribución distribución comercial. comercial. También También se se denominan denominan ISP: ISP: Internet Internet Sevice Sevice Provider. Provider.
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3.16. Servicios de Acceso a Internet
Estructura Estructura Jerárquica: Jerárquica:
En En el elcentro centroISPs ISPsde de nivel nivel11 con con cobertura cobertura internacional. internacional. Constituyen Constituyen la la dorsal dorsalde de Internet. Internet.
Pueden conectarse de forma privada
ISP Nivel 1
ISP Nivel 1
Pueden conectarse en puntos de acceso a la red públicos (NAPs)
NAP ISP Nivel 1
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3.16. Servicios de Acceso a Internet
ISPs ISPs de de nivel nivel 2: 2: más más pequeños: pequeños:
Cobertura Cobertura nacional. nacional. Se Se conectan conectan aa11 óómás másproveedores proveedoresde de nivel nivel1, 1, también también pueden pueden conectarse conectarse aaotros otrosde denivel nivel2. 2. ISP Nivel 2
ISP de nivel-2 paga A ISP de nivel-1 por conectividad con el resto de internet. Es cliente de algún proveedor de nivel-1
ISP Nivel 1 ISP Nivel 2
ISP Nivel 2 ISP Nivel 1
NAP ISP Nivel 1
Puede conectarse privadamente con otro proveedor de su mismo nivel, o acceso a los NAPs.
ISP Nivel 2
ISP Nivel 2
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3.16. Servicios de Acceso a Internet
ISPs ISPs de de nivel nivel 33 ee ISPs ISPs locales: locales: el el último último salto salto de de la la red red (el (el más más cercano cercano aa los los clientes clientes finales). finales). ISP Local
Los ISPs Locales y de nivel-3 son clientes de los ISPs de mayor nivel conectándolo con el reto de Internet ISP Local
ISP Nivel 3 ISP Nivel 2
ISP Nivel 1 ISP Nivel 2
ISP Local
ISP Local
ISP Nivel 2 ISP Nivel 1
ISP Local
NAP ISP Nivel 1
ISP Nivel 2
ISP Nivel 2
ISP Local
ISP Local
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3.16. Servicios de Acceso a Internet Un Un paquete paquetepuede puedetener tenerque que atravesar atravesarredes redesde dedistintos distintos proveedores. proveedores. ISP Local
ISP Nivel 3 ISP Nivel 2
ISP Nivel 1 ISP Local
ISP Nivel 2
ISP Local
ISP Local
ISP Nivel 2 ISP Nivel 1
ISP Local
NAP ISP Nivel 1
ISP Nivel 2
ISP Nivel 2
ISP Local
ISP Local
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3.16. Interconexión de ISPs Nivel 3
Nivel 2
Nivel 1
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4.1. Retardo en redes de Telecomunicaciones.
): Tiempo Tiempo de de Propagación Propagación al al siguiente siguiente salto salto (T (Tprop prop): Depende Dependede delaladistancia distanciayydel delmedio mediode detransmisión. transmisión.
): Tiempo Tiempo de de procesamiento procesamiento en en los los routers routers (T (Tproc proc):
Tiempo Tiempoque quese setarda tardaen endecidir decidirque quehacer hacercon conelelpaquete. paquete. Depende Dependedel delrouter routeryyde delalacarga. carga.
): Tiempo Tiempo de de espera espera en en la la cola cola salida salida (T (Tesp esp): Depende Dependedel deltráfico tráficoen enlalared. red.
Tiempo Tiempo de de Transmisión Transmisión (T (Ttxtx):):
Depende Dependede delalavelocidad velocidaddel delenlace enlaceyydel deltamaño tamañodel delpaquete. paquete.
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4.1. Retardo en redes de telecomunicaciones
Tprop
Tproc
D Distancia a Recorrer V Velocidad Propagación Ttx L Longitud del Paquete V Velocidad Transmisión
Tprop
Tesp
Ttx
¿Qué pasa si: Tproc + Tesp > Ttx?
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4.2. Tiempo de Ida y vuelta (RTT)
Round Trip Time (RTT): tiempo para enviar un paquete y recibir su respuesta asociada. Esta constituido por la suma de: Los retardos de cada uno de los enlaces utilizados (ida y vuelta). Tiempo de proceso en el servidor. 38
5.1. Arquitectura de comunicación
La La complejidad complejidad de de las las comunicaciones comunicaciones aconseja aconseja el el empleo empleo de de modelos modelos jerárquicos: jerárquicos: Se Se dividen dividen las lastareas tareasen en diferentes diferentescapas capasyyniveles. niveles. Cada Cada nivel nivelsoluciona soluciona un un objetivo objetivo popular, popular, siendo siendo fácilmente fácilmente reemplazable reemplazable sin sin afectar afectaral alconjunto. conjunto. Para Para cada cada nivel nivelse se emplea emplea un unprotocolo protocolo específico. específico.
Este Este modelo modelo jerárquico jerárquico se se denomina denomina arquitectura arquitectura de de comunicación. comunicación. Cada Cada fabricante fabricante desarrollo desarrollo su su propia propia arquitectura: arquitectura: era era imposible imposible conectar conectar equipos equipos de de distintas distintas redes. redes. Como Como alternativa alternativa la la ITU-T ITU-T desarrolló desarrolló la la norma norma X.200, X.200, lo lo que que conocemos conocemos el el modelo modelo OSI. OSI. 39
5.2. Comunicación entre niveles (verticales) Cada nivel proporciona un servicio al nivel superior. Sólo hay comunicación entre niveles adyacentes. Cada capa se descompone en entidades. Cada capa ofrece los servicios a la superior a través de los puntos de Acceso al Servicio (SAP). Las ordenes que se envían por los SAP a la capa contigua son las primitivas.
Nivel n+1 N - SAP
Nivel n N-1 - SAP
Nivel n-1
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5.3. Comunicación entre iguales (horizontal) ORIGEN
DESTINO
Flujo Virtual
CAPA N+1
N+1 PDU
N+1 PDU
N+1 PDU
SAP
PCI
CAPA N
SAP
N SDU
PCI
N PDU
N SDU
N PDU
SAP
PCI
CAPA N-1
SAP
PCI
N-1 SDU PDU: Protocol Data Unit SDU: Service Data Unit PCI: Protocol Control Information
N-1 PDU
SAP
N-1 SDU
N-1 PDU
SAP
Flujo Real 41
5.3. Ejemplo Comunicación entre iguales (horizontal) Karpov: DXRCc3
Secretario: Sr. Kasparov, le remito la jugada …
DXRCc3 (dama come al caballo de rey en c3)
Sr. Kasparov, le remito la jugada …
DXRCc3
Técnico de fax: FAX #:…….. Sr. Kasparov, le remito la jugada … DXRCc3
Fax #:....
Técnico fax
Técnico correo
DXRCc3
Secretaria: Sr. Kasparov, le remito la jugada … DXRCc3
Centro de comunicaciones Intercambio
Kasparov:
Carta
Técnico de correo: Carta … Sr. Kasparov, le remito la jugada … DXRCc3
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5.5. Primitivas Los SAPs proporcionan servicios mediante primitivas: Petición (REQ - Request). Indicación (IND - Indication). Respuesta (RESP – Response). Confirmación (CONF – Confirmation).
Según las primitivas que se usen un servicio puede ser: No confirmado: sólo REQ e IND. Confirmado: REQ, IND, RESP y CONF.
Capa N Máquina 1
Capa N-1 Capa N-1 Capa N Máquina 1 Máquina 2 Máquina 2
Req .
Indic .
. Resp
f. Con
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5.6. Funciones comunes en todas las capas
Control Control de de Errores: Errores: habitualmente habitualmente en en las las capas capas bajas. bajas. Control Control de de flujo: flujo: sisi se se ver ver desbordado desbordado de de información información puede puede pedirle pedirle al al emisor emisor que que frene. frene. Establecimiento Establecimiento de de conexión: conexión: puede puede haber haber capas capas orientadas orientadas aa conexión conexión yy otras otras no. no. Segmentación Segmentación yy Reensamblado: Reensamblado: cada cada nivel nivel tiene tiene un un tamaño tamaño máximo máximo de de SDU SDU admisible. admisible. Multiplexión Multiplexión yydesmultiplexión: desmultiplexión: ofrecer ofrecer el el servicios servicios de de varios varios SAP SAP N+1 N+1 aa través través de de un un solo solo SAP SAP N. N.
44
5.7. Modelo OSI Nivel 7
Aplicación
Aplicación
Nivel 6
Presentación
Presentación
Nivel 5
Sesión
Sesión
Nivel 4
Transporte
Transporte
Nivel 3
Red
Nivel 2
Enlace
Enlace
Enlace
Enlace
Nivel 1
Físico
Físico
Físico
Físico
Red
Red
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5.7. Niveles de la Torre OSI Capa
Aplicación
Aplicación
Proporciona el API de acceso a las aplicaciones.
Presentación
Busca uniformar la codificación de la información entre los diferentes sistemas que se comunican.
Sesión
Mecanismos para organizar y sincronizar diálogos entre máquinas.
Transporte
Transferencia de información extremo a extremo independiente de los sistemas intermedios.
Red
Comunicación extremo a extremo usando sistemas intermedios.
Enlace
Transferencia de información entre nodos adyacentes.
Físico
Adaptación de la comunicación al medio físico.
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5.7. Modelo TCP/IP Nivel 5
Aplicación
Aplicación
Nivel 4
Transporte
Transporte
Encaminador
Enlace
Físico
Red
Enlace
Enlace
Físico
Físico
Enlace
Físico
Acceso a la red
Nivel 1
Acceso a la red
Nivel 3
Nivel 2
Red
Red
47
5.8. Encapsulación de protocolos en TCP/IP
Nivel Nivel 55
Mensaje Mensaje
Nivel Nivel 44
Segmento Segmento
Nivel Nivel 33
Paquete Paquete
Nivel Nivel 22
Trama Trama
Nivel Nivel 11
-------
M
DATOS
CAB4
CAB3
CAB2
DATOS
DATOS
01001010010101001110101011010011101 01001010010101001110101011010011101
48
5.8. Modelo OSI vs. Modelo TCP/IP OSI
TCP/IP
Aplicación Presentación
Aplicación
Sesión Transporte Red Enlace Físico
Transporte Red Enlace Físico
49
