Introduccion a Network Layer

De Departamento de Informatica
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Contenido

¿Qué es?

La capa de red es el segmento de transporte entre el host que manda y el que recibe. Corresponde a la capa número 3 en el modelo OSI de redes de computadores.

Proporciona conectividad y selección de rutas entre dos sistemas de hosts, es decir, hace que los datos lleguen de un origen a un destino aunque estos no estén conectados directamente. Es la encargada de recibir los segmentos desde la capa de transporte y encapsularlos en datagramas. Por otro lado, al recibirlos, los desempaqueta y se los da a la capa de transporte como segmentos. Para que los datagramas llegue de un host a otro, se requiere la coordinación cada host y router en la red.

Comparación con capa de transporte

A diferencia de la capa de transporte que conecta procesos, la capa de red comunica dos computadores o hosts.

Una buena analogía es la de dos hogares de niños: Hay dos casas, en cada una de las cuales viven niños. Estos niños escriben cartas dirigidas a los niños de la otra casa, las que se deben enviar por el servicio de correos. En la primera casa, hay un encargado de recolectar las cartas de todos los niños y luego entregarlas a un cartero o servicio de correos. Este servicio está encargado de que las cartas lleguen a la segunda casa, pueden pasar por muchas ciudades o almacenarse en distintas bodegas, pero finalmente un cartero llevará todas las cartas correspondientes a la segunda casa. Análogamente a la primera, en esta casa hay un encargado de recibir todas las cartas para los niños, y luego entregarselas correctamente a cada uno.

La analogía funciona de esta forma: Cada casa es un host o computador distinto. Los niños son los procesos en la capa de aplicación, y la capa de transporte son los encargados de recibir o entregar correctamente las cartas a los niños/procesos. El servicio de correos corresponde en este caso a la capa de red, proporcionando los algoritmos de direccionamiento para que lleguen al destino correcto. Las bodegas distintas en las que se almacenan las cartas en el camino son los routers, que deben enviar exitosamente las cartas por las salidad necesarias.

AnalogíaNinios.png

¿Cuáles son sus funciones?

El objetivo principal es hacer llegar los paquetes pasados desde la capa de transporte de un primer host hasta el otro host, y luego pasarselos a su capa de transporte respectiva.

De forma más específica, sus funciones claves consisten en:

  • Determinación del camino de los paquetes: Mediante algoritmos de routing, la capa de red determina la ruta que seguirá el paquete entre dos hosts. Por ejemplo, si tomará la ruta Host 1 (H1) - Router 1 (R1) - R2 - R3 - H2 o H1 - R3 - R5 - R1 - H2.
  • Switching: Consiste en llevar los paquetes de la entrada de un router al output o salida correcto, ya sea la salida hacia router al que va ahora, o el host final.
  • Call Setup: En algunas arquitecturas de capa de red, se requiere un handshake entre routers antes de comenzar a enviar la información.

Modelos de servicio de red

Al momento de enviar los paquetes (que la capa de transporte de los entregue a la de red), hay diferentes modelos según los cuales se determinan las prioridades de la forma de enviar estos paquetes, es decir, que se puede esperar de la capa de red luego de entregarle la información. ¿Se asegura que llegarán en orden o que llegarán todos?, ¿qué tan rápido será el envío? Este tipo de preguntas responden los modelos de servicio. Entre los más importantes estan los datagramas y circuitos virtuales.

Datagramas

El modelo basado en datagramas consiste en encapsular los datos de la capa de transporte que vienen en forma de segmentos, y agregarles un encabezado con la información de la IP del host destino y de la fuente. Al llegar al fin de su camino, en el host destino, se desempaqueta el datagrama y se pasan los segmentos a la capa de transporte. En cada router intermedio se encaminan los paquetes mediante la examinación de la dirección de destino, usando algoritmos de redirección.

Network layer.png

Circuitos Virtuales

Virtual circuit service model.png

Este modelo funciona en 2 pasos:

  1. Setup (A diferencia del modelo de datagramas, primero se establece la conexión con la información del host destino)
  2. Transmisión de datos
  3. Terminación (Cuando se mandan los datos, uno de los host informa que desea terminar la conexión)






Otros modelos

Los siguientes modelos son ATM (Modo de Transferencia Asíncrona), otro tipo de redes distinta al internet.

  • CBR (Constant Bit-Rate): Este protocolo fue el primero de los modelos de servicio ATM estandarizado y se utiliza normalmente en transmisiones de audio y vídeo, ya que es una aplicación de tiempo real hace ver la conexión como si fuese una dedicada entre el que envía y el que recibe
  • UBR (Unspecified Bit-Rate): Este protocolo es comparable al "best effort" de Internet ya que lo único que garantiza es que van a llegar en orden, en este protocolo se mandan los paquetes de forma esporádica y en unidades discretas
  • ABR (Available Bit-Rate): Este protocolo funciona igual que UBR solo que este recibe un feedback de la congestión en la red por lo que pude garantizar el mínimo ancho de banda, de esta forma siempre usa el máximo ancho de banda garantizado en el momento
  • VBR (Variable Bit-Rate): Este protocolo puede funcionar de dos formas que son:
    • En tiempo real de esta forma el protocolo actua como CBR
    • no tiempo real de esta forma el protocolo actua como UBR
Arquitectura de red Modelo de servicio Garantia de ancho de banda Garantia de no perdida Orden Timing Indicador de Congestion
Internet Best Effort Ninguna Ninguna Cualquier orden posible No lo mantiene Ninguna
ATM CBR Garantiza un flujo constante Si En orden Lo mantiene La congestion no va a ocurrir
ATM VBR Garantiza un flujo Si En orden Lo mantiene La congestion no va a ocurrir
ATM ABR Garantiza el minimo Ninguna En orden No lo mantiene Tiene un indicador de Congestion
ATM UBR Ninguna Ninguna En orden No mantiene Ninguna

Referencias

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