Protocol layers, service models

De Departamento de Informatica
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Arquitectura de capas

Nos permite discutir una parte específica bien definida de un sistema grande y complejo. Para reducir la complejidad del sistema, los diseñadores de redes organizan protocolos en capas. Con esta arquitectura cada protocolo pertenece a una de las capas.

Un protocolo en la capa n es distribuido entre las entidades de la red que implementan el protocolo, esto quiere decir que hay una parte de la capa n en cada una de las entidades de la red, estas partes se comunican entre si intercambiando mensajes, llamados datos del protocolo de la capa n, o n-PDU.

Cuando una capa n de la máquina A envía un n-PDU a la capa n de la máquina B, la capa n de la máquina A pasa el n-PDU a la capa n-1 y entonces permite a la capa n-1 liberar el n-PDU a la capa n de B, por esto se dice que la capa n-1 ofrece servicios a la capa n.


Estratificación de protocolos

Expliquemos este concepto con un ejemplo.

Como se ve en la imágen 1 la aplicación crea un mensaje M, cualquier mensaje creado en el nivel más alto es un 4-PDU. El mensaje M puede contar de muchos campos direfentes, podrían ser el nombre del remitente, un código indicando el tipo de mensaje, y algunos datos adicionales. Dentro de la máquina de origen, el mensaje M es pasado hacia abajo en la pila de protocolos a la capa 3. En este ejemplo la capa 3 divide el mensaje en dos partes: M,,1,, y M,,2,,. La capa 3 agrega a M,,1,, y M,,2,, las cabeceras para crear dos PDU de la capa 3. Las cabeceras contienen información adicional necesaria para que las partes emisora y receptora de la capa 3 implementen el servicio que la capa 3 proporciona a la capa 4. Este procedimiento continua en la máquina origen en la capas hacia abajo añadiendo más cabeceras en cada capa, hasta que se crean los 1-PDU. Los 1-PDU son enviados desde la máquina origen al enlace físico. En el otro extremo, la máquina destino recibe los 1-PDU y los dirige hacia arriba en la pila de protocolos. En cada capa se elimina la cabecera correspondiente. Al final, M es recompuesto a partir de M,,1,, y M,,2,, y pasado a la aplicación.

Tener en cuenta que la capa n utiliza los servicios de la capa n-1, en el ejemplo la capa 4 crea el mensaje M, lo pasa hacia la capa 3, y confía en dicha capa 3 para entregar el mensaje en la capa 4 del destino.


Funciones de capa

Cada capa puede realizar una o más del siguiente conjunto genérico de tareas:

  • Control de error: Hace más fiable el canal lófico entre las capas en dos elementos colegas de la red.
  • Control de flujo: Impide que un colega más lento sea saturado con PDU.
  • Segmentación y reensamblado: En el lado de transmisión divide trozos grandes de datos en partes más pequeña, y en el lado del receptor reúne las partes pequeñas para reconstruir el trozo grande original.
  • Multiplexado: Permite que varias sesiones de alto nivel compartan una única conexión de bajo nivel.
  • Establecimiento de conexión: Proporciona acuerdo con un colega.


Algunas desventajas de la estratificación:

  • Una capa puede duplicar la funcionalidad de una capa inferior (ej: recuperación de errores).
  • La funcionalidad de una capa puede necesitar información que está presente sólo en otra capa, lo cual viola el objeto de separación de capas.


La pila de protocolos de Internet

La pila de Internet consta de cinco capas: la física, la de enlace de datos, la de red, la de transporte y la de aplicación. Los PDU correspondiente a cada capa tienen nombres especiales como se muestra en la imagen 2.

Cada capa de protocolo se puede implementar en software, en hardware, o en una combinación de los dos. Los protocolos de las capas de aplicación y transporte son generalmente implementados en software. Las capas física y de enlace de datos están implementadas típicamente en una tarjeta de interfaz de red. La cada de red es, a menudo, una implementación mezcla de hardware y software.

Capas de Internet y los servicios que proporcionan

Capa de aplicación

Es responsable de soportar las aplicaciones de red. Algunos protocolos que incluye esta capa son HTTP para soportar Web, SMTP para soportar correo electrónico, FTP para soportar transferencia de archivos, entre otros.

Capa de transporte

Proporciona el servicio de transporte de mensajes de la capa de aplicación entre los lados del cliente y el servidor de una aplicación. En Internet hay dos protocolos de transporte:

  • TCP: Servicio orientado a conexión. Este servicio incluye la entrega garantizada de los mensajes de la capa de aplicación a su destino, y el control del flujo. También, segmenta los mensajes largos y proporciona un mecanismo de control de congestión.
  • UDP: Servicio sin conexión, que es un servicio sin extras.

Capa de red

Es responsable de rutar los datagramas de una máquina a otra. La capa de red de Internet tiene dos componentes principales:

  • Protocolo IP: Define los campos del datagrama IP y cómo actúan los sistemas terminales y routers sobre esos campos.
  • Protocolos de rutado: Determinan las rutas que toman los datagramas entre las fuentes y los destinos. Internet tiene muchos protocolos de rutado.

Capa de enlace

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