Modelos OSI y TCP/IP: capas, protocolos y funcionamiento de la red

Modelos OSI y TCP/IP

Modelo OSI

El modelo OSI (Open Systems Interconnection) organiza la comunicación en siete capas: Física, Enlace, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación.

• Nivel 1 (Físico): depende de la física, cables y medios compartidos.
• Nivel 2 (Enlace): LAN, ruta local y medio compartido.
• Nivel 3 (Red): WAN, rutas y decisiones de encaminamiento.
• Nivel 4 (Transporte): servicios para las aplicaciones, fiables y orientados a conexión.
• Niveles 5 a 7: sesión, presentación y aplicación, que dependen del usuario.

Protocolos de la capa de red

Un protocolo es una regla sobre cómo llevar a cabo la comunicación.

IPX/SPX

• IPX (red): datagramas sin conexión, sin ACK, con CRC y reenvío automático tras un tiempo de espera.
• SPX (transporte): sesión con confirmación y secuenciación de paquetes para mantener el orden. Añade 12 bytes de control con el número de secuencia a IPX.

TCP/IP

Es el estándar para conectar equipos en redes LAN y WAN.

• IP (capa 3): indica el hardware y ejecuta la aplicación sobre la red.
• TCP (capa 4): asegura la entrega de datos, su integridad y los reensambla por secuencia.
• Física: agrupa la red, el hardware y los cables.

Protocolos auxiliares

• ARP: tabla de direcciones IP-MAC, almacenada en caché y borrable. Pregunta a toda la red si es necesario y guarda la respuesta.
• RARP: permite a un equipo que no conoce su IP en el arranque obtenerla desde un servidor.
• ICMP: protocolo de mantenimiento, errores y control (por ejemplo, ping). IP se apoya en él para informar de congestión, destino no alcanzable, redirección y tiempo excedido.
• IP: selecciona la trayectoria, encamina los datagramas, no es fiable y no orientada a conexión. Se apoya en el transporte. La MTU indica el tamaño máximo del datagrama (datos + cabecera IP) y, si es necesario, requiere fragmentación y reensamblado.

Capa de transporte

Proporciona servicios para las aplicaciones.

• TCP: orientado a conexión y servicio fiable. Establece la conexión, transfiere datos, libera la conexión y permite la multiplexación.
• UDP: no orientado a conexión. Envía datagramas según su información, no confirma la recepción y el control corre a cargo de la aplicación.

Capa de aplicación

• FTP (transferencia de archivos, por ejemplo FileZilla)
• HTTP (hipertexto, World Wide Web)
• SMTP (correo electrónico)
• TELNET (acceso remoto a recursos)

Funcionamiento del envío de paquetes

Para enviar un paquete a la subred local, IP compara la dirección y encamina el paquete dentro de la subred o hacia el exterior. IP recibe la trama de TCP, controla el rango de direcciones, determina la dirección física mediante la tabla ARP, añade la información física y las IP de origen y destino al MTU, y entrega el paquete a la capa física para su envío.

Si el destino está en otra subred, el paquete se envía al gateway, que identifica el destino en las tablas de encaminamiento:

• Estática: creada por el administrador, no se actualiza automáticamente. Indica IP, máscara, gateway y MAC.
• Dinámica: se actualiza automáticamente ante cambios en la red.

Servicios de red: DHCP y DNS

Servidor DHCP

El equipo envía una solicitud al servidor para pedir una IP. El servidor asigna una IP libre y garantiza su exclusividad durante la conexión.

Servidor DNS

Resuelve direcciones IP a partir de nombres, a través de un archivo hosts o de los servidores de nombres. Ejemplo de dirección de correo: [email protected]