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Conceptos básicos sobre redes: Comprensión de las capas OSI y del modelo IP TCP

Introducción

En el mundo de las redes, es esencial comprender los protocolos y modelos que rigen la comunicación. Dos marcos ampliamente utilizados son el modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) y el modelo TCP IP (Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet). Estos modelos proporcionan un enfoque estructurado de las redes y sirven de base para construir y solucionar problemas en los sistemas de red. Este artículo pretende explicar las capas OSI y el modelo TCP IP de forma clara y concisa.

Las capas OSI

El modelo OSI es un marco conceptual que describe cómo los protocolos de red interactúan y permiten la comunicación entre diferentes sistemas. Consta de siete capas, cada una con sus propias responsabilidades.

| Capas OSI | Descripción de Capas | Ejemplos | Protocolos | Estándares | Descripción de Capas OSI | Ejemplos | Protocolos | Estándares |—————-|—————————————————————|———————|————————————————|———————————————| | Capa Física | Se ocupa de la transmisión física de datos | Cables, conectores | Ethernet, USB, HDMI | IEEE 802.3, USB 3.0 | Capa de Enlace de Datos | Capa de enlace de datos | Garantiza la transferencia fiable de datos entre nodos adyacentes | Conmutadores, NIC | Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP | IEEE 802.3, IEEE 802.11, RFC 1662 | Capa de red | Enruta los datos a través de la red. | Capa de red | Enruta los paquetes de datos a través de diferentes redes | Enrutadores | IP, ICMP, ARP | IPv4 (RFC 791), IPv6 (RFC 2460), ARP (RFC 826)| Capa de transporte | Proporciona una capa de transporte segura. | Capa de Transporte | Proporciona una entrega de datos fiable de extremo a extremo | Pasarelas | TCP, UDP | TCP (RFC 793), UDP (RFC 768) | Capa de Sesión | Gestiona la capa de sesión | IP, ICMP, ARP | Capa de Sesión: Gestiona las sesiones de comunicación entre aplicaciones: NetBIOS, SIP, RFC 1001, RFC 1002, RFC 3261. | Capa de presentación: se ocupa de la sintaxis y la semántica del intercambio de información: SSL, HTTP, SSL/TLS, HTTP, SSL/TLS (RFC 5246), HTTP (RFC 2616). | Capa de aplicación: Interactúa directamente con las aplicaciones de usuario final: Navegadores web, clientes de correo electrónico: HTTP, FTP, SMTP, DNS: HTTP (RFC 2616), FTP (RFC 959), SMTP (RFC 5321), DNS (RFC 1035).

Exploremos cada capa en detalle:

Capa 1: Capa Física

La Capa Física es la capa más baja del modelo OSI y se ocupa de la transmisión física de datos a través de una red. Define los componentes de hardware, como cables, conectores e interfaces de red, que transmiten señales binarias (0s y 1s). Ejemplos de protocolos en esta capa son Ethernet, USB y HDMI.

Capa 2: Capa de Enlace de Datos

La Capa de Enlace de Datos es responsable de la transferencia fiable de datos entre nodos de red adyacentes, como conmutadores y tarjetas de interfaz de red (NIC). Garantiza la transmisión sin errores y proporciona mecanismos para el control de flujo y la detección de errores. Los protocolos más comunes en esta capa incluyen Ethernet, Wi-Fi (802.11) y el Protocolo Punto a Punto (PPP).

Capa 3: Capa de Red

La Capa de Red es responsable de enrutar paquetes de datos a través de diferentes redes. Determina el camino óptimo para la transmisión de datos basándose en las condiciones de la red y en los esquemas de direccionamiento. El Protocolo de Internet (IP) es un protocolo fundamental en esta capa, y asigna direcciones IP únicas a los dispositivos con fines de identificación y encaminamiento.

Capa 4: Capa de Transporte

La Capa de Transporte asegura la entrega fiable y eficiente de datos de extremo a extremo entre aplicaciones que se ejecutan en diferentes dispositivos. Establece conexiones, segmenta los datos en unidades más pequeñas (si es necesario) y proporciona mecanismos para la recuperación de errores y el control de flujo. El Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP) son protocolos de transporte de uso común.

Capa 5: Capa de Sesión

La Capa de Sesión gestiona las sesiones de comunicación entre aplicaciones que se ejecutan en diferentes dispositivos. Establece, mantiene y termina estas sesiones, permitiendo el intercambio de datos entre procesos. Esta capa es responsable de la sincronización y el control de diálogo. Ejemplos de protocolos en esta capa incluyen NetBIOS y Session Initiation Protocol (SIP).

Capa 6: Capa de Presentación

La Capa de Presentación se ocupa de la sintaxis y semántica de la información intercambiada entre sistemas. Garantiza que los datos estén correctamente formateados, codificados y encriptados para una transmisión segura. Esta capa es responsable de la compresión de datos, la encriptación y la conversión de protocolos. Ejemplos de protocolos en esta capa incluyen Secure Sockets Layer (SSL) y Hypertext Transfer Protocol (HTTP).

Capa 7: Capa de Aplicación

La Capa de Aplicación es la capa superior del modelo OSI e interactúa directamente con las aplicaciones de usuario final. Proporciona servicios que permiten la comunicación entre usuarios y el intercambio de datos. Ejemplos de protocolos en esta capa incluyen HTTP, FTP, SMTP, y DNS.

Modelo IP TCP

Mientras que el modelo OSI proporciona un marco conceptual, el modelo TCP IP es el conjunto de protocolos utilizado en Internet. Comprende cuatro capas, que se alinean con ciertas capas del modelo OSI.

| Capa TCP IP | Descripción de la Capa | Ejemplos | Protocolos | Descripción de la Capa | Ejemplos | Protocolos | Descripción de la Capa | Ejemplos | Protocolos |———————|—————————————————————|———————|————————————————-| | Capa de Interfaz de Red | Se encarga de la transmisión física de datos | NICs, cables Ethernet | Ethernet, Wi-Fi (802.11) | Capa de Internet | Se encarga de la transmisión física de datos | TCP | Capa de Internet | Se encarga del direccionamiento, enrutamiento y fragmentación de los datos | Enrutadores | IP, ICMP, ARP | Capa de transporte | Se encarga de la transmisión física de los datos | NIC, cables Ethernet | Ethernet, Wi-Fi (802.11) | Capa de transporte | Proporciona una comunicación fiable y orientada a la conexión | Pasarelas | TCP, UDP | Capa de aplicación | Representa la capa de aplicación. | Capa de aplicación | Representa la interfaz entre aplicaciones y protocolos | Navegadores web, clientes de correo electrónico | HTTP, FTP, SMTP, DNS | Capa de transporte | Proporciona una comunicación fiable y orientada a la conexión | Pasarelas | TCP, UDP

Exploremos estas capas:

Capa 1: Capa de Interfaz de Red

La Capa de Interfaz de Red corresponde a la combinación de la Capa Física y la Capa de Enlace de Datos en el modelo OSI. Se encarga de la transmisión física de datos a través de la red y proporciona protocolos para el control del enlace de datos.

Capa 2: Capa de Internet

La Capa de Internet es equivalente a la Capa de Red en el modelo OSI. Engloba el protocolo IP, responsable de direccionar, enrutar y fragmentar los paquetes de datos para su transmisión a través de las redes.

Capa 3: Capa de Transporte

La Capa de Transporte en el modelo TCP IP se alinea con la Capa de Transporte en el modelo OSI. Proporciona comunicación fiable y orientada a la conexión utilizando el protocolo TCP o comunicación ligera y sin conexión utilizando el protocolo UDP.

Capa 4: Capa de Aplicación

La Capa de Aplicación en el modelo TCP IP incluye la funcionalidad de las Capas de Sesión, Presentación y Aplicación en el modelo OSI. Representa la interfaz entre las aplicaciones y los protocolos de red subyacentes.

Conclusión

Entender las capas OSI y el modelo IP TCP es crucial para cualquier persona involucrada en redes. Estos modelos proporcionan un marco para comprender cómo funcionan las redes y los protocolos que facilitan la comunicación. Al comprender las funciones de cada capa, los administradores de redes e ingenieros pueden solucionar problemas de forma eficaz y diseñar sistemas de red robustos.

Referencias: