Protocolos, Enrutamiento y VoIP: Modelos OSI, TCP/IP e IPv6 de Itic

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BLOQUE TEMÁTICO: Protocolos. Enrutamiento. VoIP.

A1 ( *** ) 5 110. El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos (OSI) de ISO: arquitectura, capas, interfaces, protocolos, direccionamiento y encaminamiento. 111. Tecnologías de acceso: fibra (GPON, FTTH), móviles (LTE), inalámbrica. 114. Redes IP: arquitectura de redes, encaminamiento y calidad de servicio. Transición y convivencia IPv4 - IPv6. Funcionalidades específicas de IPV6. 115. Redes de nueva generación y servicios convergentes (NGN/IMS). VoIP, ToIP y comunicaciones unificadas.

A2 ( *** )

T8. El modelo TCP/IP y el modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos (OSI) de ISO: arquitectura, capas, interfaces, protocolos, direccionamiento y encaminamiento. C6. Redes locales. Tipología, protocolos y técnicas de transmisión. Métodos de acceso. Dispositivos de interconexión. Seguridad. Normativa Reguladora. C12. Redes de nueva generación y servicios convergentes (NGN/IMS). VoIP, ToIP y comunicaciones unificadas. Convergencia telefonía fija-telefonía móvil.

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Contenido

1. Modelos de referencia de interconexión de sistemas 4
2. Modelo OSI (Open Systems Interconnection) 4
   1. Capas .... 5
   2. Comunicación, servicios e interfaces 6
   3. Paralelismo entre el modelo OSI y TCP/IP (DARPA) 8
3. IPv4 10
   1. Cabecera IP 12
   2. Direccionamiento y enrutamiento classless (CIDR) 13
   3. Asignación de direcciones 14
   4. Clases de servicios: IntServ vs DiffServ 14
4. TCP 18
   1. Cabecera TCP 18
   2. Establecimiento y finalización de la conexión 19
   3. Propiedades de la comunicación 20
      1. Fiabilidad 20
      2. Control de flujo: ventana deslizante 20
      3. Control de congestión 20
5. UDP

Cabecera UDP

1. NAT 22
2. Algunos protocolos asociados a TCP/IP 23
   1. ICMP 23
   2. ARP 23
   3. DHCP 24
3. ENRUTAMIENTO 25
   1. Vector de distancia 26
   2. Estado de enlace 26
   3. Vector de ruta 27
   4. Protocolos de enrutamiento jerárquico frente a protocolos de enrutamiento plano. 27
   5. Protocolos de enrutamiento IPv4 frente a IPv6
4. IPV6 29
   1. Principales diferencias con IPv4 29
   2. Cabecera IPv6 30
   3. Direcciones IPV6 31
      1. Representación 31
      2. Tipos de direcciones IPV6 31
      3. EUI-64 modificado (SLAAC) 32
      4. Dirección IPv4 incrustada 32
   4. Convivencia con IPv4 32
      1. Correspondencia de protocolos con IPv4 33

Direccionamiento classful

21 21 28 29I ITIC BLOQUE TEMÁTICO: Protocolos. Enrutamiento. VoIP.

1. MPLS 34
   1. Cabecera 34
   2. Arquitectura 35
2. VPLS 36

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Modelos de referencia de interconexión de sistemas

• SNA (de IBM)
• OSI
• IPX/SPX (en redes Novell Netware) Nota: SPX~TCP, IPX~IP
• TCP/IP

Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

Modelo conceptual estandarizado por ISO (SO/IEC 7498-1) y por ITU-T (estándar ITU-T X.200). Conceptos básicos:

• Protocolo: conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación.
• Capas: abstracción mediante la cual se reparten e independizan las diferentes funciones relativas a la comunicación realizadas por un sistema.
• Servicios: las capas prestan servicios a las de nivel superior para facilitar la comunicación
• Primitivas de servicio: funciones realizadas por los servicios en la interacción entre capas
• Interfaz: conjunto de reglas e información requerida para invocar un determinado servicio (ASTIC 2022) Cada una de las secciones del modelo de referencia viene acompañada de sus correspondientes definiciones. Aquí se hace una recolección de las más importantes:
• Sistema real: es como se denomina en el modelo a los conjuntos de uno o más computadores que forman un todo autónomo capaz de efectuar procesamiento y/o transferencia de información. Si cumple las normas OSI será un sistema real abierto. En el ejemplo que hemos puesto antes un sistema real sería cada una de las ubicaciones Palencia, centrales, etc.
• Subsistema (N): (Recordemos que esta notación se leería como "subsistema de la capa N"). Elemento en una división jerárquica de un sistema abierto que solo interactúa directamente con elementos de la división superior siguiente o de la división inferior siguiente en ese sistema abierto. Por ejemplo, subsistema de transporte o subsistema de red.
• Capa (N): Subdivisión de la arquitectura de OSI constituida por subsistemas del mismo rango (N).
• Entidad (N): Elemento activo dentro de un subsistema (N) que incluye un conjunto de capacidades definidas para la capa (N) que corresponde a un tipo de entidad (N) específico (sin utilizar ninguna capacidad adicional). Por ejemplo, una oficina postal concreta (pensando que podría haber varias dentro de una misma ubicación).
• Entidades (N) pares: Entidades dentro de una misma capa (N). (Por ejemplo, dos oficinas postales de dos ciudades distintas).
• Servicio (N): Capacidad de la capa (N) y de las capas por debajo de ella que se ofrece a las entidades (N+1). Es decir, una capa N ofrece una serie de servicios a la capa superior (por ejemplo, servicio de ensobrado y rellenar dirección destino que ofrece el asistente al director).
• Punto de acceso al servicio (N), más conocido como SAP por sus siglas en inglés (Service Access Point): Punto en el cual una entidad (N) ofrece servicios (N) a una entidad (N+1). Por ejemplo, la capa de oficina postal ofrece su servicio a través de los buzones.
• Protocolo (N): Conjunto de reglas y formatos (semánticos y sintácticos) que determina el comportamiento de comunicación de las actividades (N) en la realización de funciones (N). A tener en cuenta que el protocolo siempre es entre entidades (N), es decir dentro de la misma capa. Se puede definir uno o varios protocolos (N) para la capa (N). Una entidad (N) puede emplear uno o varios protocolos (N), los cuales se identifican con su identificador de protocolo (N). Asimismo, pueden existir distintas versiones de un mismo protocolo. El modelo da recomendaciones sobre cuándo debería definirse una versión de un protocolo. Por ejemplo, regula la comunicación entre los directores de las oficinas que tuvieron que elegir un idioma y un orden para que la otra parte pueda entender el mensaje basado en encabezado, desarrollo y despedida.
• Encaminamiento: La función de encaminamiento dentro de la capa (N) permite la retransmisión de la comunicación por una cadena de entidades (N). Las capas más altas y las capas más bajas ignoranI ITIC BLOQUE TEMÁTICO: Protocolos. Enrutamiento. VoIP. que la comunicación es encaminada por entidades (N) intermedias. Una entidad (N) que participa en una función de encaminamiento puede tener una tabla de encaminamiento. Es lo que hacían en el ejemplo las oficinas postales.

Capas del modelo OSI

El modelo OSI, en su recomendación X.200, presenta 7 capas o niveles.

Sending Process Data Receiving Process Application protocol AH Data Application Presentation protocol PH АН Data Presentation Session protocol SH PH AH Data Session Transport protocol TH SH PH AH Data Transport Network protocol NH TH SH PH AH Data Network Data Data-link protocol DH NH TH SH PH AH Data DT Data Bits Physical DH NH TH SH PH АН Data DT Physical Client A Client B Physical Medium

1. Físico: características físicas de la transmisión y los interfaces. Señal eléctrica, codificación y modulación, cables, conectores, etc.
2. Enlace de Datos: comunicación fiable entre dos nodos conectados a la misma capa física. Se encarga de dos tareas diferentes, por lo que típicamente tiene 2 subniveles: A. Construir tramas a partir de bits -> LLC (Logical Link Control) B. Compartir el acceso al medio -> MAC (Media Access Control)
3. Red: gestión y envío de paquetes a lo largo de una red estructurada formada por múltiples nodos. Proporciona direccionamiento, encaminamiento (routing) y control de tráfico. Ejemplo: IP
4. Transporte: transmisión fiable extremo extremo, incluyendo segmentación, confirmación y multiplexación. OSI define 5 tipos de protocolos de transporte (TP0 ... TP4), siendo 4 el más completo, soportando detección y corrección de errores y control de flujo, por ejemplo. Es el tipo más cercano a TCP, si bien presenta algunas diferencias, como que un tipo TP4 puede ser sin conexión.
5. Sesión: gestión de sesiones de comunicación. Proporciona, entre otras funciones, control del diálogo (full-duplex o half-duplex), recuperación en caso de errores, etc.
6. Presentación: conversión de códigos entre nodos, cifrado, compresión de datos, etc.
7. Aplicación: interfaz directo con los procesos de usuario

Application Presentation Session Transport Network Actual data transmission pathI ITIC BLOQUE TEMÁTICO: Protocolos. Enrutamiento. VoIP.

Comunicación, servicios e interfaces

Cada capa se comunica:

• de forma lógica: con la misma capa del otro extremo de la comunicación. El conjunto de datos intercambiados + la cabecera del protocolo de esta capa se denomina PDU (Protocol Data Unit).
• de forma "real": con la capa inferior mediante los servicios que esta expone. Para ello emplea el interfaz que le presenta la capa inferior. La información recibida por esta interfaz se denomina IDU (Interface Data Unit) y se compone de la SDU (Service Data Unit) + la ICI (Interface Control Information).

7 - Aplicación 7 - Aplicación APDU 6 - Presentación 6 - Presentación PPDU Protocolo de nivel X 5 - Sesión 5 - Sesión SPDU 4 - Transporte 4 - Transporte TPDU 3 - Red 3 - Red 3 - Red 3 - Red Paquete 1 1 2 - Enlace de Datos 2 - Enlace de Datos 2 - Enlace de Datos 2 - Enlace de Datos Trama V 1 - Físico 1 - Físico 1 - Físico 1 - Físico Bit Así pues: PDU (n) = datos + cabecera del protocolo de nivel n intercambiados con la capa n del extremo de la comunicación SDU (n) = datos + cabecera del nivel n+1 que recibe el servicio del nivel n para su procesamiento. Lógicamente: SDU (n-1) = PDU (n) ICI (n) = información adicional al SDU (n) que la capa n+1 añade al invocar elI ITIC BLOQUE TEMÁTICO: Protocolos. Enrutamiento. VoIP.

Layer n n IDU n PDU (n-1 SDU) n-1 ICI nH Data n-1/n interface Layer n-1 Service User Assimilated n-1 ICI nH Data Generated n-2 ICI n-1H nH Data n-1 IDU n-2 ICI n-1H nH Data n-1 PDU (n-2 SDU) Service Provider n-2/n-1 interface Layer n-2 Los servicios presentan las siguientes primitivas (las dos últimas únicamente en los servicios con confirmación, los no confirmados solo las dos primeras):

• Request
• Indication
• Response
• Confirm

System A System B Time Layer (N+1) (service user) Layer (N) (provider) Layer (N) (provider) Layer (N+1) (service user) Indication Request Confirm 1 1 Response V