Protocolos de comunicación

Definición de protocolo

Es un conjunto de reglas y normas que hacen posible el intercambio eficaz y seguro de información entre computadoras y otros dispositivos.

Los protocolos también son necesarios para definir el formato en que se enviarán los datos, así como para controlar el tráfico de la red.

Modelo de referencia ISO/OSI

OSI: Open System Interconnections: fue creado a partir del año 1978, con el fin de conseguir la definición de un conjunto de normas que permitieran interconectar diferentes equipos, posibilitando de esta forma la comunicación entre ellos. El modelo OSI fue aprobado en 1983.

Un sistema abierto debe cumplir las normas que facilitan la interconexión tanto a nivel hardware como software con otros sistemas (arquitecturas distintas).

Este modelo define los servicios y los protocolos que posibilita la comunicación, dividiéndolos en 7 niveles diferentes, en el que cada nivel se encarga de problemas de distinta naturaleza interrelacionándose con los niveles contiguos, de forma que cada nivel se abstrae de los problemas que los niveles inferiores solucionan para dar solución a un nuevo problema, del que se abstraerán a su vez los niveles superiores.

Se puede decir que la filosofía de este modelo se basa en la idea de dividir un problema grande (la comunicación en sí), en varios problemas pequeños, independizando cada problema del resto. Es un método parecido a las cadenas de montaje de las fábricas.; los niveles implementan a un grupo de operarios de una cadena, y cada nivel, al igual que en la cadena de montaje, supone que los niveles anteriores han solucionado unos problemas de los que él se abstraerá para dar solución a unos nuevos problemas, de los que se abstraerán los niveles superiores.

Capas del modelo OSI

Este modelo considera 7 capas:

• Aplicación
• Presentación
• Sesión
• Transporte
• Red
• Enlace de datos
• Física

Protocolo CSMA/CD

Acceso múltiple por detección de portadora ( CSMA )

En sentido figurado, en una reunión, el acceso múltiple por detección de portadora sería el método empleado por los asistentes para tomar turno para hablar, cada uno de ellos hablaría cuando no hubiese nadie hablando. Al igual que en el método de contención simple, las estaciones comparten un único canal de comunicaciones.

Antes de enviar información, la estación se pone a la “escucha”, normalmente en una frecuencia secundaria, para ver si alguna otra estación está usando el canal principal de transmisión, es decir la portadora. Cuando la línea queda libre la estación comienza a transmitir.

Si una estación está lista para transmitir y hay otra estación transmitiendo, la primera detecta la señal y no envía el mensaje hasta que la transmisión de la segunda haya terminado. En las redes de microcomputadoras la estación que está esperando tiene dos opciones:

1. Escuchar continuamente el canal, a la espera de que cese la señal de “ocupado”, y entonces transmitir inmediatamente. A esto se le llama “Detección continua de portadora” puesto que la estación está comprobando continuamente si queda libre el canal para acceder a él y poder transmitir. Si coincide que hay alguna otra estación en la misma situación se producirá una colisión, sin embargo sólo una de ellas podrá transmitir hasta que quede libre el canal.
2. Ver si el canal está ocupado, y si lo está dejar la transmisión para más tarde. Para determinar el tiempo que ha de transcurrir hasta que vuelva a comprobar si el canal está libre, se utiliza un algoritmo aleatorio, y transcurrido ese tiempo vuelve a intentarlo. A este método se le llama “Detección no continua de portadora”. Con este método se producen menos colisiones y por lo tanto aumenta el rendimiento general.

Además de transmitir el mensaje, la estación emite otra señal a través del canal secundario para avisar al resto de las estaciones que la línea está ocupada.

Una vez transmitido el mensaje, la estación espera hasta recibir una señal de aceptación (lo que se llama “acuse de recibo”). Si no se recibe esta señal, o si se recibe una señal negativa, la estación supone que se ha producido una colisión, entonces espera un determinado tiempo antes de iniciar de nuevo el proceso.

En una red CSMA, la colisión de mensajes entre estaciones parece inevitable. Debido al tiempo que tarda la señal en propagarse a lo largo del canal, dos o más estaciones pueden encontrar libre la línea al mismo tiempo, y por lo tanto intentar enviar un mensaje simultáneamente. Si el tiempo que tarda la señal en recorrer todo el canal es corto, la información que la estación recoge de la línea es lo suficientemente actual como para tomar una decisión que no produzca una colisión, y por lo tanto, la probabilidad de acceder a la línea es más alta que con el método de contención simple. Si por el contrario la información no está actualizada, el método CSMA sólo ofrece una pequeña mejora en comparación con el sistema de contención simple.

Acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones (CSMA/CD) ó Ethernet.

Volviendo al ejemplo de la reunión, el protocolo CSMA/CD (Acceso múltiple por detección de portadora con detección de colisiones) establece las normas para cuando dos personas comienzan a hablar al mismo tiempo. Las dos personas paran de hablar y esperan que la otra continúe hablando, la primera que comience a hablar será la que tenga la palabra.

Con el protocolo CSMA/CD, además de ver si alguien está usando el canal antes de comenzar a transmitir, comprueba si se ha producido una colisión, y si es así se detiene la transmisión. Al igual que en el resto de los protocolos de contención, el mensaje se vuelve a enviar al cabo de unos instantes. En el caso del método CSMA/CD, el intervalo puede estar predefinido, o ser aleatorio. Puesto que la estación mira si la línea está libre antes y durante la transmisión, el número de colisiones es relativamente bajo y por lo tanto el rendimiento es mayor.

Protocolo Token Passing

El protocolo de paso de testigo hace circular continuamente un testigo o grupo de bits (token) que confiere a la estación que lo posee el derecho de utilizar la línea. únicamente la estación que posee el testigo puede enviar un mensaje a través de la red. El control de la red no está centralizado.

Un token es una señal electrónica que indica que un nodo tiene permiso para transmitir o recibir. El testigo contiene determinada información compuesta por una cabecera, un campo de datos, y un campo final.

Cuando la estación que desea transmitir recibe un testigo vacío, inserta la información necesaria para que el mensaje llegue a su destinatario (los datos) y después envía el testigo a través de la red.

La estación que posee el testigo puede enviar mensajes de una longitud máxima establecida. Si no tiene nada para transmitir, pasa el testigo a la siguiente estación de la red.