Pilas de protocolos: OSI y TCP/IP

Protocolos de red

Los protocolos son las normas que deben cumplir, y los procedimientos que deben seguir los equipos de una red, para poder comunicarse. Pueden definirse mediante:

▸ 1. Especificaciones software.

Por ejemplo en el protocolo de aplicación HTTP se definen los comandos GET y POST que nos permiten solicitar recursos a un servidor web.

Petición GET a Google: https://www.google.com/search?q=jam%C3%B3n%20con+mel%C3%B3n
documento RFC 2616, donde se especifica el método de funcionamiento del protocolo HTTP.

▸ 2. Especificaciones físicas o de hardware.

Por ejemplo, el protocolo Ethernet define al RJ45 como uno de sus principales conectores para las interfaces de red.

Pin Out del RJ45

▸ 3. Procedimientos a seguir para llevar a cabo la comunicación

Por ejemplo, para establecer una conexión TCP deben seguirse una serie de pasos (handshake), e igual para cerrar la conexión.

Capas del modelo de red OSI de ISO

La organización internacional de normalización (ISO), definió unas especificaciones para estandarizar la manera en que debería llevarse a cabo la comunicación entre equipos remotos a traves de una serie de dispositivos intermedios (nodos de red).

A este estándar se denominó modelo OSI (Open System Interconnection), y consta de 7 niveles.

Host layers

Los 4 niveles superiores corresponden exclusivamente a los extremos de la comunicación, los ordenadores que se comunican. Si dos aplicaciones remotas desean enviarse datos deben definir:

- nivel 7: Protocolos que usan las aplicaciones instaladas en el equipo para transmitirse los datos (HTTP, FTP, SMTP, Telnet, SSH, DNS, DHCP, RIP, OSPF, EIGRP, ...). En estos protocolos se definen cómo serán los mensajes intercambiados, los comandos empleados, y los procedimientos que van a utilizar.
- nivel 6: Métodos para presentar la información, mediante algún sistemas de codificación (UTF-8, ISO-8859-15, text/html, image/jpeg, application/json, cifrado, ...).
- nivel 5: Si es preciso, el modo de establecer una sesión (cookies de sesión, ...) para almacenar datos en común que permita "recordar" la conversación que están teniendo (p.ej., un carrito de la compra).
- nivel 4: se debe decidir si va a establecer una conexión que garantice que el transporte de datos llegue íntegro a su destino (TCP) o no (UDP).

Media Layers

En nodos intermedios (routers, switchs) bastan los 3 niveles inferiores.
Estos niveles permiten que la comunicación se lleve a cabo entre dos nodos contiguos:

- nivel 3: cómo debe pasarse la información de un nodo de la red al siguiente (IP)
- nivel 2: cómo deben "enlazarse" dos nodos contiguos, aquí se especifica cómo deben comunicarse entre sí las interfaces que quizás estén conectadas por cable a un switch/hub/anillo..., como se identifican entre sí, cuándo y cómo realizarán la transmisión, mecanismos de gestión de errores, ... (LLC, ARP, CSMA/CD, CSMA/CA)
- nivel 1: especificaciones físicas (hardware) que deben cumplir dos nodos contiguos, señales que se enviarán (binario en ondas o electricidad), conectores (RJ45), ... (Ethernet, IEEE 802.3, IEEE 802.11).

El modelo OSI es una definición teórica. Una implementación real es el modelo TCP/IP.

Comunicación entre protocolos

Dentro de la red, cada protocolo se comunica con su homólogo del otro extremo. Para poder llevar a cabo esta comunicación, utiliza los servicios ofrecidos por los protocolos inferiores.

Capas del modelo de red TCP/IP

El modelo de los protocolos propuestos para TCP/IP se definió para conectar equipos remotos mediante nodos intermedios (routers) de manera que la información fuera capaz de llegar a su destino aunque gran parte de la red hubiera sido destruida en un previsible ataque nuclear.

Para ello se emplean rutas dinámicas, y la técnica de conmutación de paquetes, que consiste en fragmentar la información en pequeños "paquetes" y dirigirlos hacia su destino de manera independiente, por diferentes rutas si fuera preciso, y retransmitiendo aquellos de los que no se obtenga una confirmación de llegada.
 

TCP/IP son los protocolos empleados en la red Internet, y no hacen ninguna alusión a los protocolos superiores (los de las aplicaciones) ni los inferiores (los de los dispositivos).