Entendiendo la Capa de Red (Capa 3 OSI): Direccionamiento, Encapsulación y Protocolos Clave

La Capa de Red (Capa 3 OSI): Funciones y Protocolos

La Capa de Red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados. Los protocolos especifican la estructura y el procesamiento del paquete utilizados para llevar los datos desde un host hasta otro host. Para realizar este transporte de extremo a extremo, la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:

Procesos Clave de la Capa de Red

1. Direccionamiento: La Capa de Red debe proveer un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales. Si las secciones individuales de datos deben dirigirse a un dispositivo final, este dispositivo debe tener una dirección única. En una red IPv4, cuando se agrega esta dirección a un dispositivo, al dispositivo se le denomina host.
2. Encapsulación: Durante el proceso de encapsulación, la Capa 3 recibe la PDU de la Capa 4 y agrega un encabezado o etiqueta de Capa 3 para crear la PDU de la Capa 3. Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener, entre otra información, la dirección del host de origen y del host de destino.
3. Enrutamiento: Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son los routers. Durante el enrutamiento a través de una internetwork, el paquete puede recorrer muchos dispositivos intermediarios. A cada ruta que toma un paquete para llegar al próximo dispositivo se la llama salto (transmisión de paquetes de datos entre 2 nodos de red, por ejemplo, entre 2 routers).
4. Desencapsulamiento: Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la Capa 3. El host examina la dirección de destino para verificar que el paquete fue direccionado a ese dispositivo. Si la dirección es correcta, el paquete es desencapsulado por la capa de Red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la capa de Transporte.

Protocolos de la Capa de Red

Los protocolos implementados en la capa de Red que llevan datos del usuario son: versión 4 del Protocolo de Internet (IPv4), versión 6 del Protocolo de Internet (IPv6), intercambio Novell de paquetes de internetwork (IPX), AppleTalk, y servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet). IPv4 encapsula o empaqueta el datagrama o segmento de la capa de Transporte para que la red pueda entregarlo a su host de destino.

Características de IPv4

• Máximo esfuerzo (no confiable): No se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes.
• Medios independientes: Operan independientemente del medio que lleva los datos.
• Servicio sin conexión: Los paquetes IP se envían sin notificar al host final que están llegando. No requiere un intercambio inicial de información de control para establecer una conexión de extremo a extremo antes de que los paquetes sean enviados.

MTU (Unidad Máxima de Transmisión)

MTU (unidad máxima de transmisión): Tamaño máximo de paquete, en bytes, que puede administrar una interfaz en particular.

Subredes

En lugar de tener todos los hosts conectados en cualquier parte a una vasta red global, es más práctico y manejable agrupar los hosts en redes específicas. Históricamente, las redes basadas en IP tienen su raíz como una red grande. Como esta red creció, también lo hicieron los temas relacionados con su crecimiento. Para aliviar estos problemas, la red grande fue separada en redes más pequeñas que fueron interconectadas. Estas redes más pequeñas generalmente se llaman subredes.

Las redes pueden agruparse basadas en factores que incluyen: ubicación geográfica, propósito, y propiedad.

¿Por qué separar hosts en redes?

A medida que las redes crecen, presentan problemas que pueden reducirse al menos parcialmente dividiendo la red en redes interconectadas más pequeñas. La división de grandes redes para que los host que necesitan comunicarse estén agrupados reduce el tráfico a través de los internetworks.

Beneficios de la Separación en Redes

• Rendimiento
• Seguridad
• Administración de Direcciones

¿Cómo se separan los hosts en redes? A través del direccionamiento jerárquico.

Gateway

El gateway, también conocido como gateway por defecto, es necesario para enviar un paquete fuera de la red local. Si la porción de red de la dirección de destino del paquete es diferente de la red del host de origen, el paquete tiene que hallar la salida fuera de la red original.