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Introducción
En lugar de usar el hardware de red directamente, las redes usan módulos de software que ofrecen interfaces de alto nivel para desarrollar aplicaciones.
Protocolo de red: es un conjunto de reglas que especifican el formato de los mensajes y las acciones apropiadas en cada caso para transferir información entre computadores.
El problema de la comunicación entre computadores es divido en subpartes. Así los protocolos son más fáciles de diseñar, analizar, implementar, y probar. (Esta es básicamente la aplicación de la idea de diseño estructurado de software. También se puede aplicar al hardware)
Esta partición el problema da origen a un conjunto de protocolos relacionados llamados Familias de Protocolos. (protocol suit o protocol family)
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Modelo de Referencia de 7 Capas ISO
ISO (International Standard Organization) propuso una forma para dividir las comunicaciones en 7 capas.
Físico
Red
Enlace de Datos
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación
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Las 7 Capas
Capa 7 Aplicación: especifica cómo una aplicación particular usa la red.
Capa 6 Presentación: Especifica cómo presentar los datos. Orden de los bits, código usado, tamaño de los números (16 bits, 32 bits, long)
Capa 5 Sesión: especifica cómo establecer una sesión con una máquina remota. Detalles de seguridad, validación de password.
Capa 4 Transporte: especifica cómo transferir datos en forma confiable entre la fuente y el destino. Informalmente también se incluye transferencia no confiable (recuperación de paquetes)
Capa 3 Red: especifica cómo asignar las direcciones y efectuar el reenvío de los paquetes en la red (Enrutamiento)
Capa 2 Enlace de Datos: Cómo organizar los datos en tramas y hacer su envío desde un nodo al nodo vecino (CRC, bits de relleno, formato de trama)
Capa 1 Física: Especifica el hardware de red. Conectores, corrientes, codificación digital, largos, frecuencias, etc)
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Capas de Software
Cada módulo se comunica sólo con su vecino de arriba o de abajo.
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Capas de Software (cont)
Debido a la estructura de capas, es común referirse al modelo de capas como stack (pila).
Debido a que cada stack fue diseñada independientemente, protocolos de diferentes stacks no pueden interactuar con los de otro.
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Principio de Capas
La capa N del computador destino debe recibir el mismo mensaje enviado por la capa N del computador fuente.
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Problemas y Soluciones en Transmisión de Datos
Errores debido a interferencia -> paridad, suma de chequeo, códigos de redundancia cíclica
Entrega de paquetes fuera de orden; por ejemplo al usar una ruta más corta. -> uso de números de secuencia (secuenciación)
Eliminación de duplicados; por ejemplo, cuando la fuente detecta colisión por error, y el destinatario recibe el mensaje correctamente -> uso de números de secuencia
Pérdida de paquetes; por ejemplo, cuando llegan con error o cuando un switch excede su capacidad de almacenamiento y descarta tramas -> retransmisiones
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Retransmisión de paquetes perdidos
Transferencias confiables (sin pérdidas) se logran enviando acuses de recibos positivos (positive acknowledgement) y retransmisiones.
Cuando se recibe un mensaje, el receptor envía un acuse de recibo (acknowledgement).
Cuando un mensaje es transmitido el tx inicia un timer. Éste es cancelado cuando se recibe el acuse de recibo. Si éste no llega, el mensaje es retransmitido y el timer es iniciado nuevamente. Después de un número máximo de transmisiones, el tx renuncia y declara una falla de comunicación.
Retransmisión puede general duplicados. Cómo distinguir una pérdida de mensaje de un gran retardo? No se puede.
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Retransmisiones (cont.)
Si el retardo es excesivo se pueden producir retransmisiones y más tarde es posible recibir el mensaje que debió haber sido recibido tiempo atrás.
Esta situación puede confundir conexiones posteriores haciendo creer que el paquete super retardado pertenece a la nueva conexión y el correcto se descarta.
Esto indica que los números de secuencia no pueden ser reusados hasta que pase suficiente tiempo para que todos los paquetes antiguos sean descartados. Para ello, se puede impedir que una máquina cree una nueva conexión inmediatamente y/o el número de secuencia es suficientemente largo para que no se repita seguido.
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Control de Flujo para Evitar Rebasamiento de Datos
Ocurre cuando el Tx envía datos a una tasa mayor que la de procesamiento del receptor.
Control de Flujo es la técnica para resolver este problema.
Stop-and-go (parada y continuación): El Tx no envía un nuevo mensaje hasta recibir confirmación del anterior.
Ventaja: resuelve el problema. Desventaja es muy ineficiente en el uso de la red.
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Eficiencia de Stop-and-go
U : Utilización del canal
Tf : Tiempo para emitir una trama
Tt : Tiempo total el canal está tomado en la transmisión de una trama
Tp : tiempo de propagación desde fuente a destino
Nr : número de retransmisiones
P : probabilidad de que una trama sea recibida con error.
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Ventana Deslizante
Para aumentar el rendimiento, se usa una técnica de control de flujo conocida como ventana deslizante (sliding window).
El número máximo de mensajes que pueden estar sin acuse de recibo es dado por el tamaño de la ventana.
El tx transmite hasta el tamaño de ventana. Deja una copia si se quiere confiabilidad. Cuando se reciben acuse de recibo, el tx continúa transmitiendo.
El receptor sólo acepta mensajes que estén dentro de la ventana de los que pueden ser enviado de acuerdo al último acuse de recibo enviado.
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