Capas de red
El concepto de redes en capas se desarrolló para adaptarse a los cambios tecnológicos. Cada capa de un modelo de red específico puede ser responsable de una función diferente de la red. Cada capa pasará información hacia arriba y hacia abajo a la siguiente capa posterior a medida que se procesen los datos.
El estándar del modelo de red OSI
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Las capas del modelo de red OSI se ordenan aquí desde los niveles inferiores, comenzando por el físico (hardware) hasta los niveles superiores.
- Capa física : el hardware real.
- Capa de enlace de datos : método de transferencia de datos (802x ethernet). Pone los datos en cuadros y garantiza una transmisión sin errores. También controla el tiempo de transmisión de la red. Agrega información sobre el tipo de trama, la dirección y el control de errores. IEEE dividió esta capa en las dos subcapas siguientes: Control de enlace lógico (LLC): mantiene el enlace entre dos computadoras mediante el establecimiento de puntos de acceso de servicio (SAP) que son una serie de puntos de interfaz. IEEE 802.2.Media Access Control (MAC): se utiliza para coordinar el envío de datos entre computadoras. Los estándares 802.3, 4, 5 y 12 se aplican a esta capa. Si escucha a alguien hablar sobre la dirección MAC de una tarjeta de red, se está refiriendo a la dirección de hardware de la tarjeta.
- Capa de red: protocolo de red IP. Enruta mensajes utilizando la mejor ruta disponible.
- Capa de transporte : TCP, UDP. Garantiza una transmisión correctamente secuenciada y sin errores.
- Capa de sesión : la interfaz del usuario con la red. Determina cuándo se inicia o se abre la sesión, cuánto tiempo se usa y cuándo se cierra. Controla la transmisión de datos durante la sesión. Admite seguridad y búsqueda de nombres, lo que permite que las computadoras se ubiquen entre sí.
- Capa de presentación : sintaxis de datos ASCII o EBCDEC. Hace que el tipo de datos sea transparente para las capas que lo rodean. Se usa para traducir la fecha al formato específico de la computadora, como el orden de bytes. Puede incluir compresión. Prepara los datos, ya sea para la red o la aplicación, dependiendo de la dirección a la que va.
- Capa de aplicación : proporciona los servicios que las aplicaciones de software necesitan. Proporciona la capacidad para que las aplicaciones del usuario interactúen con la red.
Muchas pilas de protocolos se superponen a los bordes del modelo de siete capas al operar en múltiples capas del modelo. El protocolo de transporte de archivos (FTP) y telnet funcionan en la aplicación, la presentación y las capas de sesión.
Internet, TCP / IP, modelo DOD
Este modelo a veces se llama modelo DOD, ya que fue diseñado para el departamento de defensa. También se llama protocolo TCP / IP de cuatro capas o protocolo de Internet. Tiene las siguientes capas:
- Enlace : controlador de dispositivo y tarjeta de interfaz que se asigna al enlace de datos y la capa física del modelo OSI.
- Red : corresponde a la capa de red del modelo OSI e incluye los protocolos IP, ICMP e IGMP.
- Transporte : corresponde a la capa de transporte e incluye los protocolos TCP y UDP.
- Aplicación : corresponde a las capas de sesión, presentación y aplicación de OSI e incluye FTP, Telnet, ping, Rlogin, rsh, TFTP, SMTP, SNMP, DNS, su programa, etc.
Tenga en cuenta el protocolo TCP / IP de cuatro capas. Cada capa tiene un conjunto de datos que genera.
- La capa de enlace corresponde al hardware, incluido el controlador del dispositivo y la tarjeta de interfaz. La capa de enlace tiene paquetes de datos asociados, según el tipo de red que se utilice, como ARCnet, Token ring o ethernet. En nuestro caso, hablaremos de ethernet.
- La capa de red gestiona el movimiento de paquetes alrededor de la red e incluye IP, ICMP e IGMP. Es responsable de asegurarse de que los paquetes lleguen a sus destinos y, si no lo hacen, informar de errores.
- La capa de transporte es el mecanismo utilizado por dos computadoras para intercambiar datos con respecto al software. Los dos tipos de protocolos que son los mecanismos de transporte son TCP y UDP. También hay otros tipos de protocolos para sistemas distintos de TCP / IP, pero hablaremos sobre TCP y UDP en este documento.
- La capa de aplicación se refiere a los protocolos de red que se utilizan para admitir diversos servicios como FTP, Telnet, BOOTP, etc. Tenga en cuenta aquí para evitar confusiones, que la capa de aplicación generalmente se refiere a protocolos como FTP, telnet, ping y otros programas. diseñado para fines específicos que se rigen por un conjunto específico de protocolos definidos con RFC (solicitud de comentarios). Sin embargo, un programa que puede escribir puede definir su propia estructura de datos para enviar entre su cliente y el programa del servidor siempre que el programa que ejecuta tanto en el cliente como en la máquina del servidor entienda su protocolo. Por ejemplo, cuando su programa abre un socket a otra máquina, está utilizando el protocolo TCP, pero los datos que envía dependen de cómo lo estructura.
Encapsulación de datos, un concepto crítico para ser entendido
Al comenzar con protocolos que funcionan en las capas superiores de los modelos de red, cada conjunto de datos se envuelve dentro del siguiente protocolo de capa inferior, de forma similar a las letras de envoltura dentro de un sobre. La aplicación crea los datos, luego la capa de transporte envuelve esos datos dentro de su formato, luego la capa de red envuelve los datos y finalmente la capa de enlace (ethernet) encapsula los datos y los transmite.
Cada capa de red encapsula el flujo de datos con información adicional o administra el manejo de datos o forma parte de la conexión.
Sin entrar en una gran cantidad de detalles técnicos, describiré un ejemplo general de cómo funcionan estas capas en la vida real. Suponiendo que la pila de protocolos que se usa es TCP / IP y el usuario va a usar un programa cliente FTP para obtener o enviar archivos desde / a un servidor FTP, sucederá esencialmente lo siguiente:
- El usuario iniciará el programa cliente FTP en la computadora emisora.
- El usuario seleccionará la dirección (si el usuario seleccionó un nombre, una descripción de DNS necesitaría ser descrita complicando este escenario) y el puerto del servidor.
- El usuario indicará al programa de cliente FTP que desea conectarse al servidor.
- La capa de aplicación enviará información a través de la capa de presentación a la capa de sesión diciéndole que abra una conexión a la otra computadora en una dirección y puerto específicos. La capa de presentación no hará mucho en este momento, y la capa de presentación en realidad es manejada por el programa FTP.
- La capa de sesión negociará a través del servidor FTP para una conexión. Hay varias señales de sincronización enviadas entre las computadoras cliente y servidor solo para establecer la conexión. Esta es una descripción del envío de una señal del cliente al servidor: la capa de sesión del cliente enviará una señal de paquete de datos (SYN) a la capa de transporte. La capa de transporte agregará un encabezado (encabezado TCP) al paquete que indica cuál es el puerto de origen y cuál es el puerto de destino. También hay otros indicadores e información que no se discutirán aquí para minimizar la complejidad de esta explicación. La capa de red agregará la dirección IP de origen y la dirección IP de destino junto con otra información en un encabezado IP. La capa de enlace de datos determinará (utilizando ARP e información de enrutamiento que no se discute aquí por brevedad) la dirección de hardware de la computadora a la que se envían los datos. Se agregará un encabezado adicional (ethernet) en esta capa que indica la dirección de hardware para recibir el mensaje junto con otra información. La información se transmitirá a través del cable físico (capa de hardware) hasta que la señal llegue a la tarjeta de red de la computadora servidor . La señal puede pasar por varios concentradores o repetidores. El servidor FTP normalmente solo buscará tramas de ethernet que coincidan con su propia dirección de hardware. El servidor FTP verá el marco de ethernet que coincida con su dirección y eliminará la información del encabezado de ethernet y la enviará al capa de red. La capa de red examinará la información de la dirección IP, eliminará el encabezado IP y, si la dirección IP coincide con la suya, enviará la información a la capa de transporte. La capa de transporte examinará el número de puerto TCP y se basará en el número de puerto y los servicios que se ejecutan, eliminarán el encabezado TCP y enviarán la información al programa apropiado que atiende el http://puerto solicitado. En este punto, la capa de sesión en el programa FTP llevará a cabo una serie de intercambios de datos entre a través de todas las capas inferiores hasta la computadora cliente hasta que se establezca una sesión.
- En este punto, la información puede enviarse a través de varios comandos FTP entre el cliente y el servidor. Cada transmisión pasa a través de las capas de red desde la capa de aplicación hasta la capa de hardware y copia de seguridad de las capas en la computadora receptora.
- Cuando el cliente decida terminar la sesión, la capa será informada por las capas superiores y negociará el cierre de la conexión.
