Sistemas informáticos multiusuario e en rede/Introdución ás redes

Sistemas informáticos multiusuario e en rede
	Introdución ás redes

Cando falamos dunha rede, estamos falando dunha conexión entre varios equipos, de xeito que poidan compartir servizos, ficheiros, etc.

O problema inicial que tiñan as redes de computadores era que as conexións eran privativas, polo que para comunicar dous computadores era necesario que ambos utilizasen o mesmo sistema. Estes protocolos e sistemas privativos resultaban ser unha pedra no camiño para o verdadeiro obxectivo das redes: a comunicación.

Existían para solucionar estes problemas o que se chamaba unha “ponte”, unha máquina que traducía entre protocolos. Pero ademais de custoso, isto resultaba unha moi mala solución ao problema.

Foi por iso que a ISO (International Standarization Organization, «Organización internacional de estandarización») elaborou unhas especificacións estándar, o modelo OSI (Open System Interconnection, «Sistema aberto de conexións»), un modelo para que seguisen os deseñadores de novas redes. Trátase dun modelo teórico de referencia que unicamente explica o que debe facer cada compoñente da rede sen entrar nos detalles da súa posta en marcha.

O modelo OSI baséase en tres premisas:

• «Divide e vencerás», dividir o problema da comunicación en capas.
• Capsular as tarefas a realizar en cada capa.
• Definir as interfaces de intercambio de información entre as capas adxacentes.

Cada capa ten o seu propio protocolo, e está formada polos seus distintos elementos.

Entre cada dúas capas consecutivas existe unha interface para comunicarse entre elas, illando así as tarefas realizadas en cada capa.

Para poder levar a cabo a comunicación entre dous sistemas:

• Ambos contan coas mesmas capas.
• Establécense uns protocolos de actuación entre as campas que pertencen ao mesmo nivel, denominados «protocolos de capa». A comunicación entre as capas do mesmo nivel dos dous sistemas faise a través dunhas unidades de información denominadas, «unidades de datos de protocolo» (PDU).

O modelo OSI definiu sete capas: aplicación, presentación, sesión, transporte, rede, ligazón de datos, física. Pode verse que están ordenadas da capa máis próxima ao usuario (aplicación) á máis afastada (física).

Capas do modelo OSI

Capa física

É a encargada da transmisión de bits por un medio de transmisión, xa se trate dun medio guiado (un cable) ou un medio non guiado (sen fíos).

Esta capa define as características físicas e eléctricas dos tipos de fíos de cable, dos tipos de conectores, etc., como por exemplo a voltaxe que representa un bit 1 e a que representa un 0.

A capa física será distinta segundo o medio de transmisión (cable de fibra óptica, cable par entrelazado, conexión por satélite, etc.).

Capa de ligazón de datos

As súas funcións son o control de acceso ao medio, o control do fluxo e mailo control dos erros. É a encargada de xestionar por tanto a transferencia de datos sen erros entre a orixe e o destino a través dun medio de acceso.

Divídese á súa vez en dúas capas menores:

Control lóxico de ligazón

Adoita integrarse nos controladores das tarxetas de rede, e serve para ligar coa capa superior, a capa de rede. Xestiona o control de fluxo entre a orixe e mailo destino, a construción das tramas e controla mediante CRC os posibles error que tivesen lugar durante a transmisión dunha trama.

Control de acceso ao medio

Intégrase na tarxeta de rede. Só está presenta nas redes de difusión (redes nas que moitos ordenadores compartes un mesmo medio de transmisión), non nas de punto a punto. Esta capa menor determina quen pode acceder ao medio en cada momento e como sabe cada nodo que unha mensaxe é para el. Faino mediante un identificador único que posúe cada NIC:

Enderezo MAC: son 48 bits representados en 6 pares de caracteres. Por exemplo: 34-E3-F2_24_AB-2C. É, por dicilo dun xeito fácil de comprender, como a matrícula da tarxeta de rede. A MAC orixinalmente non podía cambiarse, pero actualmente é posible (agora utilízanse memorias flash), se ben non adoita ser necesario.

A PDU, denominada “trama”, e está composta por unha cabeceira ─que contén entre outra información os enderezos MAC de orixe e destino da trama─, os datos ─a PDU de cada capa de rede─ e unha cola de trama ─para detectar erros na transmisión da trama─.

Algúns protocolos da capa de ligazón de datos son: CSMA/CD, Token Ring, HDLC, PPP, ATM, Frame-Relay WIFI, etc.

Capa de rede

Encárgase do encamiñamento de paquetes entre a orixe e mailo destino atravesando tantas redes intermedias como sexan necesarias. As mensaxes fragméntanse e envíase de forma independente. Todos os NIC terán polo menos un identificador lóxico a nivel da capa de rede:

Os enderezos IP son 32 bits representados como catro bytes en forma decimal separados por puntos. Un exemplo podería ser: 192.100.23.23.

Os enderezos IP están xerarquizados xa que proporcionan información para realizar o encamiñamento, pode ser orientando a conexión previamente (circuítos virtuais) ou non (datagramas).

A PDU desta capa denomínase “paquete”. No caso dos datagramas está composto por unha cabeceira ─que contén os enderezos lóxicos de orixe e de destino final da información─ e os datos ─a PDU da capa de transporte─. No caso dos circuítos virtuais está composto por unha cabeceira ─que contén o 'VCI identificador do circuíto virtual─ e os datos ─a PDU da capa de transporte─.

O encamiñamento, por tanto, consiste en atopar o camiño óptimo entre a orixe e mailo destino e realízase en base a uns criterios como a velocidade, a seguridade, a regularidade, a distancia, os custos de comunicación, a conxestión dos nodos, etc. Nesta capa tamén se controla que non se produzan conxestións que poden saturar a rede.

Algúns protocolos desta capa serían: IP, IPX, etc.

Capa de transporte

É a capa responsable da transferencia libre de erros entre a orixe e mailo destino, xestionando a recuperación de erros e o control de fluxo, permitindo tamén a multiplexación da comunicación.

Os sockets son a unión do enderezo IP e mailo porto. Por exemplo, a unión do enderezo IP 192.100.23.23 e o porto 80 (estándar para a navegación web) sería o socket 192.100.23.23:80.

A comunicación pode ser orientada á conexión ─TCP─ ou non ─UDP─.

A PDU desta capa denomínase “segmento”, e divídese en segmentos enumerados.

Capa de sesión

O seu obxectivo consiste en xestionar as sesións entre distintos computadores, así como a recuperación da transmisión.

Capa de presentación

Encárgase de codificar, cifrar e comprimir os datos. Na capa de presentación é onde se negocia, por exemplo, que codificación de caracteres se vai utilizar na mensaxe, o cifrado a usar, se se van cifrar ou non os datos, se se van comprimir, etc.

Capa de aplicación

Onde se atopan os protocolos que utilizan as aplicacións de usuario para as súas comunicacións na rede.

Algúns protocolos da capa de aplicación son: HTTP, FTP, SMTP, POP3, SH.

Modelos OSI e modelos TCP/IP

En contraposición ao modelo OSI, o modelo TCP/IP simplifica as tres capas relativas á transmisión de datos nunha única capa.

Notas

Sistemas informáticos multiusuario e en rede
	Introdución ás redes