Fundamentos de Redes: Protocolos, Conmutación y el Modelo OSI

Definición de Protocolos de Red

Los protocolos definen el formato y el orden de los mensajes enviados y recibidos entre las entidades de red, así como las acciones a tomar como resultado de la transmisión y recepción de dichos mensajes.

Métodos de Transferencia de Datos

Conmutación de Paquetes (Internet)

En la conmutación de paquetes, los recursos de la red no están reservados ni asignados, por lo que compiten por ellos. La información se divide en paquetes que se reciben, procesan y envían mediante la técnica store-and-forward. Los mensajes utilizan los recursos bajo petición y pueden experimentar esperas para acceder a un enlace de comunicaciones.

Si uno de los enlaces está congestionado porque otros paquetes tienen que ser transmitidos a través de él al mismo tiempo, entonces nuestro paquete tendrá que esperar en un buffer y sufrirá un retardo. Existe, además, una posible pérdida de paquetes.

Conmutación de Circuitos (Redes Telefónicas)

En la comunicación de circuitos, los recursos necesarios a lo largo de una ruta que permiten establecer la comunicación entre los sistemas terminales están reservados y tienen una calidad constante. Estos recursos se dividen en circuitos mediante:

• FDM (Multiplexación por División de Frecuencia): Se reparte la capacidad espectral.
• TDM (Multiplexación por División de Tiempo): Se ranura el tiempo de transmisión.

La conmutación de paquetes ofrece prácticamente el mismo rendimiento que la conmutación de circuitos, pero permite una mayor cantidad de usuarios.

Infraestructura de Internet e ISPs

Los sistemas finales se conectan a Internet vía un ISP (Proveedor de Servicios de Internet) de acceso. Un ISP es un conjunto de routers interconectados mediante enlaces de comunicaciones de manera jerárquica:

• ISP de Nivel 1: Son el nivel superior; están conectados entre ellos y a los regionales.
• ISP Regionales: Se encuentran en una determinada región.
• ISP de Acceso: Se encuentran en el último nivel y son los que pagan a los regionales.

Otros elementos clave de esta estructura son los POP, el peering y los IXP.

El Modelo OSI y sus Capas

El Modelo OSI se divide en las siguientes capas funcionales:

• Capa de Aplicación: Donde residen las aplicaciones de red y sus protocolos (HTTP, SMTP, FTP, DNS). En esta capa, los paquetes se denominan mensajes.
• Capa de Transporte: Transporta los mensajes de la capa de aplicación entre los puntos terminales (TCP, UDP). Aquí se denominan segmentos.
• Capa de Red: Es no conectiva y no fiable; suministra el segmento a la capa de transporte del host destino mediante datagramas (IP).
• Capa de Enlace: Se encarga de trasladar un paquete de un nodo a otro (PPP). Se denomina trama.
• Capa Física: Mueve los bits individuales dentro de la trama de un nodo al siguiente.
• Capa de Presentación: Proporciona servicios que permiten a las aplicaciones que se comunican interpretar el significado de los datos, incluyendo la compresión, el cifrado y la descripción de los mismos.
• Capa de Sesión: Delimita y sincroniza el intercambio de datos.