Protocolos y Arquitectura de Red
Protocolo: Conjunto de reglas perfectamente organizadas y convenidas de mutuo acuerdo entre los participantes en una comunicación, cuya misión es regular algún aspecto de ella.
Capa o Nivel: Los diseñadores de redes han convenido estructurar las diferentes funciones que realizan y los servicios que proveen en una serie de niveles o capas jerarquizadas. De esta manera, cada capa debe ocuparse de su nivel inmediatamente inferior, a quien solicita servicios, y del nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.
Interfaz: Conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de información entre capas de niveles adyacentes.
Arquitectura de Red: Conjunto organizado de capas y protocolos. Esta organización debe estar suficientemente clara como para que los fabricantes de software o hardware puedan diseñar sus productos con la garantía de que funcionen en comunicación con otros equipos que sigan las mismas reglas.
El Modelo de Referencia OSI
Los protocolos propietarios (de un fabricante concreto) empezaron a surgir en el año 1974: SNA de IBM, DECnet de Digital, Appletalk de Apple, IPX de Novell. El principal problema de las arquitecturas propietarias era la falta de compatibilidad entre ellas (interoperabilidad limitada). El modelo OSI (Open System Interconnection) de ISO surge para interconectar sistemas de procedencia diversa (diversos fabricantes), cada uno de los cuales empleaba sus propios protocolos para el intercambio de señales.
Nivel Físico
Es la capa de más bajo nivel y, por tanto, se ocupa de la transmisión de los bits por un canal de comunicación. Además, se encarga de definir las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento para poder establecer y liberar conexiones físicas entre dos equipos de la red. Por ejemplo, debe garantizar la compatibilidad de los conectores, cuántos pines tiene cada conector y la función de cada uno de ellos, el tipo de sistema de cableado que se utilizará, etc. Ejemplos: EIA RS232-C utilizada por los puertos COM de los ordenadores personales, CCITT V90 para módem.
Nivel de Enlace
La principal función de la capa de enlace es ofrecer un servicio de comunicación fiable a partir de los servicios que recibe de la capa física, entre dos entidades contiguas de la red. Esto supone que se realice detección y, posiblemente, corrección de errores. A diferencia de la capa física, que transmitía los bits de manera continua, la capa de enlace transmite los bits en grupos denominados tramas (frames en inglés) cuyo tamaño es típicamente de unos pocos cientos a unos pocos miles de bytes. En caso de que una trama no haya sido transmitida correctamente, se deberá enviar de nuevo; también debe haber mecanismos para reconocer cuando una trama se recibe duplicada. Generalmente, se utiliza algún mecanismo de control de flujo para evitar que un transmisor rápido pueda ‘abrumar’ a un receptor lento. Como ejemplos de protocolos: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring) o el ISO 9314 (FDDI).
Nivel de Red
La misión principal del nivel de red es encaminar las unidades de información hacia su destino, aun cuando el emisor y el receptor no estén directamente conectados. Para ello, se utilizan routers o encaminadores. La decisión de la ruta a seguir puede hacerse de forma estática o de forma dinámica en base a información obtenida de otros nodos sobre el estado de la red, teniendo en cuenta aspectos como el camino más corto, el más rápido, el que tenga menor tráfico, etc. De forma análoga a la capa de enlace, la capa de red maneja los bits en grupos que aquí reciben el nombre de paquetes. Entre las funciones de la capa de red, cabe destacar, aparte de la ya mencionada de elegir la ruta a seguir, el control del tráfico para evitar situaciones de congestión o ‘atascos’. El protocolo de red más importante de Internet es IP (Internet Protocol).
Nivel de Transporte
Es el nivel más bajo que tiene independencia total del tipo de red utilizada. Se ocupa de la comunicación extremo a extremo. Su misión básica es la de optimizar los servicios de nivel de red y corregir las posibles deficiencias en la calidad del servicio, con el auxilio de mecanismos de recuperación para condiciones anormales en los niveles inferiores.
Nivel de Sesión
El servicio proporcionado por esta capa asegura que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se puede efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. Por ejemplo, si deseamos transferir un fichero por una línea telefónica que, por su excesivo volumen, tardará una hora en efectuar el transporte y la línea telefónica tiene caídas cada 15 minutos, será imposible transferir el fichero. La capa de sesión se podría encargar de la resincronización de la transferencia, de modo que en la siguiente conexión se transmitieran los datos a partir del último bloque transmitido sin error. NOTA: En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o, incluso, totalmente prescindibles.
Nivel de Presentación
La capa de presentación se ocupa de realizar las conversiones necesarias para asegurar que dichos bits se presentan al usuario de la forma esperada. Si el ordenador emisor utiliza el código ASCII para la representación de la información alfanumérica y el ordenador receptor utiliza EBCDIC, es necesario que la red proporcione algún servicio de conversión y de interpretación de datos. Este es un servicio propio de la capa de presentación. Otra función de la capa de presentación puede ser la de comprimir datos para que las comunicaciones sean menos costosas o la de encriptación de la información que garantiza su privacidad.
Nivel de Aplicación
Es el nivel superior y último del modelo. Es el nivel que está en contacto directo con los programas o aplicaciones informáticas de las estaciones y contiene los servicios de comunicación más utilizados en las redes. Como ejemplos de servicios a este nivel, se puede mencionar la transferencia de archivos, correo electrónico y el servicio de World Wide Web.