# 3-Arquitectura de red

## Introducción

Podemos considerar una arquitectura de red como un plan cuyo objetivo es establecer los mecanismos a implementar para que dos dispositivos se comuniquen.
Veremos que las arquitecturas deben:

- Facilitar la adición de nuevas tecnologías.
- Facilitar el cambio de tecnología.
- Facilitar la interoperabilidad entre diferentes proveedores.

### Arquitectura monolítica

Inicialmente, cada empresa creaba su propia arquitectura sin tener en cuenta otras existentes, de forma que unas eran incompatibles con otras.
Se solía crear un simbolo único que se enfrentase a las necesidades de la comunicación en red abordando todos los aspectos al mismo tiempo.
En entornos sencillos este enfoque funcionaba, en entornos más complejos no.

### comunicación por niveles

Pronto se vió que la arquitectura monolítica no era funcional y se pasó al modelo por capas.
Para hacer más sencilla la comunicación, se divide en varias capas o niveles.
Cada capa proporciona servicios que las capas superiores pueden utilizar.

### Comunicación por niveles

Cada nivel tiene una interfaz. Dos niveles adyacentes usan esta interfaz para comunicarse entre ellos.
Interfaz: normas de comunicación entre dos capas.
Cada capa en el host de origen comunica ( de forma virtual) con la capa homóloga del host destino. En realidad lo hacen a través de las capas inferiores.
Cada capa conoce los servicios proporcionados por la capa de abajo y lo que tiene que proporcionar a la capa de arriba.

### Comunicación por niveles.

El nivel más alto suele llevar la semántica de la comunicación.
Los demás niveles sirven solamente para que este funcione.
Cada nivel intermedio realiza unas determinadas funciones (da servicio). El nivel más bajo realiza la comunicación real. (Transmisión de magnitudes físicas).

### Protocolos y servicios

#### Protocolos

Comunicación horizontal, son el conjunto de reglas que permite la comunicación entre los participantes.

- Todos los fabricantes que respeten las normas serán compatibles entre ellos.
- Regula aspectos concretos de la comunicación.
- Comunicación virtual excepto en el nivel más bajo.

#### Servicios

Comunicación vertical, son las funciones proporcionadas entre capas dentro del mismo equipo.

- Las capas inferiores proporcionan servicios a las capas superiores.
- Cada capa debería sar únicamente los servicios proporcionados por la capa inmediatamente inferior.
- Cuando una capa hace uso de los servicios de la siguiente, la petición se realiza a través de las interfaces.

## Factores a considerar en una comunicación

¿Qué problemas se deben tener en cuenta en la comunicación entre dos ordenadores?

### ¿Qué hace falta?

- Encaminamiento Busca un camino entre el host de origen y el host de destino de la comunicación.
- Direccionamiento Identificar de forma univoca los host que participan a la comunicación.
- Acceso al medio Determinar las normas con las que los host pueden tomar el control del medio compartido y comunicar.
- Saturación del receptor Si el receptor es más lento en procesar la información con respecto al emisor, hay que regular el flujo de información.
- Mantenimiento del orden de envío Es posible que ciertos paquetes enviados por caminos distintos lleguen con un orden diferente al que se enviaron.
- Control del errores -Detección de errores: Determinar si la información recibida es correcta, ya que la información enviada por el medio podría verse afectada por factores como el ruido o la atenuación.
  -Control de errores: Corregir los errores detectados.
- Multiplexación Un único canal puede ser usado en múltiples comunicaciones simultáneamente.
- Segmentación y ensamblamiento -Segmentación: Algunos bloques de información pueden ser demasiado grandes para ser enviados y hay que fraccionarlos.
  -Ensamblamiento: Si se ha segmentado la información hay que volver a reconstruirla en el destino.
- Privacidad Los datos trasnmitidos no deberían poder ser:
  - Vistos por terceros
  - Modificados por terceros

### Modelo OSI

Modelo desarrollado por la ISO ( International Standarization Organization )
Modelo principalmente teoríco que define 7 capas. Cada capa tiene una función definica. Por cada capa se define un protocolo internacionalmente normalizado. Ver Imagen

##### Elementos por capa:

### PDU - Protocol data unit.

Se trata de la encapsulación de los datos. Es una unidad de información que cada protocolo gestiona, normalmente, está compuesta por dos partes:

- Cabecera
- Datos

El protocolo superior envía solo los datos, los procolos inferiores van añadiendo sus cabeceras.

#### Servicios

Cada capa se dedica a prestar servicios a su capa superior. Con el fin de:

- Resolver uno o varios problemas de la comunicación.
- QUe las capas supeiores ya no tengan que preocuparse por estos servicios.

#### Conexión/Confiable

Cada servicio puede ser o no orientado a conexión.

##### ¿Se establece conexión?

Orientado a la conexión: Crea una conexión, manda los datos, cierra la conexión. Esto garantiza la llegada en orden de los paquetes.
Sin conexión: No crea una conexión, por lo tanto los paquetes pueden llegar desordenados.

##### ¿Se garantiza la entrega?

Confiable: Garantiza que la información llegará al destinatario.
No confiable: La información se podría perder en la red.

### Capa Física

Se encarga de la transmisión física de los datos, indica como usar el medio fñisico para la transmisión de la información y como nos conectareos a éste desde los equipos.

#### Funciones

Especifica los medios de transmisión.
Tipos de cableado y conectores a usar.
Distribución y regulación del espectro electromagnético para las comunicaciones sin cable.
Tipos de dispositivos y adaptadores de red.
Especificaciones y procedimientos en la codificación de la información a señales utilizables en el canal.

### Capa de enlace

Su ibjetivo es convertir el medio de transmisión proporcionado por la capa física en un canal libre de errores entre dos dispositivos conectados directamente. Además, sirve de enlace lógico fiable.

#### Funciones

- Sincronización entre emisor y receptor.
- Estructuración de los datos en tramas.
- Control de errores.
- Control de flujo.
- Determina el tamaño máximo y mínimo de trama.
- Direccionamiento físico.
- Gestión de control de acceso al medio.

### Capa de red.

Define todos los aspectos necesarios para comunicar equipos de redes distintas.
Usa los enlaces para llegar a ordenadores a más de un salto.

#### Funciones.

- Direccionamiento lógico.
- Especificaciones de los tamaños máximo y mínimo de los paquetes
- Definir si la comunicación se establece mediante circuitos virtuales o comunicación de paquetes (datagramas).
- Encaminamiento (enrutamiento). tiene que determinar el mejor camino para que la información llegue al destino.

### Capa de transporte.

Es la encargada de regular el flujo de información desde el origen hasta el destino de una manera sincronizada y precisa.
ES LA PRIMER CAPA QUE TIENE LA ILUSIÓN DE DISPONER DE UNA COMUNICACIÑON DIRECTA ENTRE ORIGEN Y DESTINO.
Permite la interconexión extremo a extremo entre aplicaciones. - Origen y destino no son PC, son procesos.

#### Funciones.

- Establecer, mantener y terminar los circuitos virtuales que se crean durante la transmisión de datos.
- Proporciona un servicio orientado a la conexión que garantiza que la comunicación está libre de errores, sin perdidas o duplicados.
- Control de congestión entre origen y destino.

### Capa de sesión

Es la encargada de establecer, mantener y finalizar las sesiones de usuarios entre dos PC's.

#### Funciones.

- Mejora el servicio proporcionado por la capa de transporte permitiendo la reanudación de la conexión en case de interrupción.
- En canales half-duplex determina los turnos para controlar el diálogo.

### Capa de presentación.

Ofrece servicios para especificar el formato de los datos que se están enviando.

#### Funciones

- Se encarga de la compresión y del cifrado de la información enviada.
- Se encarga de definir el significado de la información.
- También puede definir formatos para informaciones más complejas:
  - Lenguajes de marcas: HTML,CSS,XML,...
  - Formatos de imagen: JPEG,PNG,...
  - Formatos de audios: MIDI,MP3,...
  - Formatos de texto: ASCII,...
  - Formatos de video: MP$,MPEG,AVI,...

### Capa de aplicación.

Es la razón por la que se monta una red, es la encargada de interactuar con el usuario finalizar y de proporcionarle los servicios en red que éste necesite. Incluye los protocoos específicos de cada aplicación.
Ejemplo:
> Protocolos de transferencia de archivos (FTP)
> Correo electrónico (SMTP,IMAP,POP)
> Conexión remota (Telnet, SSH)
> Gestión de nombres de dominio (DNS)
> ...

## Aceptación del modelo ISO/OSI

El modelo OSI es un gran modelo teórico. Se desarrollo con fines comerciales, pero:

- Era caro
- Tenía bastantes errores
- Demasiado corporativo

No pudo competir con TCP/IP porque:

- Es gratis
- Legó antes
- Corrigió los errores antes
- Tenía mayor 'libertad'

## Arquitectura Internet

La gran difusión de Internet, ha permitido que este modelo sea hoy en día un estándar de hecho.
OSI ha quedado como arquitectura para el estudio teórico.
Se apoya sobre un modelo de red de conmutación de paquetes.

### TCP/IP VS OSI

OSI asignaba un porotcolo por cada capa. TCP-IP plantea más de un protocolo por cada capa.
OSI - cada capa puede usar solo los servicios de la capa inmediatamente inferior. TCP-IP - una capa puede usar servicios de capas inferiores no adyacentes.

#### Capas en el modelo Internet.

La capa de acceso al medio recoge las especificaciones de las capas física y de enlace. Por ejemplo: IEEE 802, pero puede usar otras.
TCP-IP cubre las de

- Red
- Transporte de OSI

La capa de aplicación implementa las capas de sesión, presentación y aplicación de OSI.

#### TCP vs UDP

| _TCP_ | _UDP_
Conexión | Sí |
Confiable | Sí
Control de congestión | Sí
Velocidad |  | Mayor

## Otros ejemplos de arquitectura

### Arqitectura RTC

RTC (Red Telefónica Conmutada.), transmisión de voz por corriente eléctrica.
Conmutación de circuitos, puede transmitir datos de ordenadores usando modulación. Protocolo PPP a nivel físico de TCP-IP.

### Iberpac

Red de datos extendida por toda España, se basa sobre el estándar X.25, transmisión lenta, redunda el control de errores.
Usada para bancos.

### RDSI o ISDN

Tiene su propio cableado y sus adaptadores específicos, ofrece voz y datos a través de canales multiplexados.
Un cliente puede contratar más canales si necesita más ancho de banda. Este tipo de red no es compatible con terminales analógicos.

### DSL

Permite alta velocidad en cableado de baja calidad. Usa frecuencias que no se usan en comunicación vocal.

- ADSL (Asyetric): Canal mayor de bajada que subida
- SDSL (Symetric): Los canales tienen el mismo ancho de banda

## Sistemas de interconexión

Nv:____ Sistema de interconexión:
  Transporte y superior → Pasarela (Proxy)
  Red → Enrutador (Router)
  Enlace → Puente (bridge), Conmutador (Switch), Concentrador (Hub)
  Físico → Repetidor