ARQUITECTURA DE COMUNICACIÓN

BASADA EN CAPAS

Luís Felipe Soler

Definición Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la

Organización Internacional para la Estandarización (ISO) investigó modelos de conexión como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (SNA) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes. Cuando necesitamos comunicar dos computadoras o equipos terminales, lo hacemos en una pila de etapas o capas, donde cada una de estas tiene una función específica dentro de la pila. De esta forma, en cada lado de la comunicación hay una capa equivalente que se comunica con su colega del otro lado. Al diálogo que se establece entre estas dos entidades de la misma capa se le llama protocolo. Por otro lado, al diálogo que existe entre dos diferentes capas adyacentes del mismo lado de la comunicación se le llama servicio.

Aunque el modelo de referencia OSI tiene algunos desarrollos comerciales, otros modelos han tenido mucha más difusión, como los modelos TCP/IP, Novell NetWare y ATM entre otros.

Capas

Capa de Aplicación: Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP).

Capa de Presentación: El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números (little-endian tipo Intel, big-endian tipo Motorola), sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.

Capa de Sesión: Esta capa establece, gestiona y finaliza las conexiones entre usuarios (procesos o aplicaciones) finales. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son:

Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta).

Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo).

Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.

Capa de Transporte: Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica a destacar es que debe aislar a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación.

Capa de la Red: El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Adicionalmente la capa de red lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande). La PDU (unidad de datos de protocolo) de la capa de red es el paquete.

Capa de Enlace de Información: La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. su tarea principal es tomar un canal de comunicación de datos en bruto y transformarlo en una línea que aparece libre de errores para las capas superiores.

Capa Física: La Capa Física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio (p.e. tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.)

Protocolos Antes que dos computadoras o dispositivos de la red puedan

intercambiar información, estos deben establecer una comunicación. Un protocolo de red permite que dos dispositivos se comuniquen utilizando el mismo conjunto de reglas.

Los protocolos son los componente del hardware o software que llevan acabo las directrices del modelo OSI para transferir información en una red. Un protocolo puede ser un componente o una colección de componentes que realizan una tarea.

Los protocolos de cada capa tienen una interfaz bien definida. Una capa generalmente se comunica con la capa inmediata inferior, la inmediata superior, y la capa del mismo nivel en otros computadores de la red. Esta división de los protocolos ofrece abstracción en la comunicación.

Pila de protocolos: una pila de protocolo esta hecha de múltiples protocolos para intercambiar información entre computadoras. Un protocolo en la pila podría indicar como las tarjetas de interfaz de red se comunican mientras que otras podrían especificar como una computadora lee la información de una tarjeta de interfaz.

Capas: es una sección de una pila de protocolo responsable de llevar a cabo un aspecto particular de la transferencia de información.

Protocolos de Red

Unidades de datos

N-PDU (Unidad de datos de protocolo) Es la información intercambiada entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexión (N-1).

Esta compuesta por: N-SDU (Unidad de datos del servicio) Son los datos que se

necesitan la entidades (N) para realizar funciones del servicio pedido por La entidad (N+1).

N-PCI (Información de control del protocolo) Información intercambiada entre entidades (N) utilizando una conexión (N-1) para coordinar su operación conjunta.

N-IDU (Unidad de datos del interface) Es la información transferida entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas.

Esta compuesta por: N-ICI (Información de control del interface) Información

intercambiada entre una entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operación conjunta.

Datos de Interface-(N) Información transferida entre una entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.

Servicios y primitivas la función de cada capa es proporcionar servicios a la capa

que esta encima de ella. Los elementos activos de cada capa generalmente se llaman entidades. una entidad puede ser de software ( como un proceso ), o de hardware ( como un circuito integrado inteligente de entrada/salida). las entidades de la misma capa en maquinas diferentes se llaman entidades pares.

las entidades de la capa n implementan un servicio que usa la capa n+1 . en este caso la capa n se llama proveedor de servicio y la capa n+1 es el usuario de servicio. la capa n puede usar los servicios de la capa n-1 con el fin de proveer su propio servicio. Los servicios están disponibles en los SAP (services acces points, puntos de acceso al servicio). los SAP de la capa n son los lugares en los que la capa n+1 puede tener acceso a los servicios ofrecidos. cada SAP tiene una dirección que lo identifica de manera única.

para que dos capas intercambien información, tiene que haber un acuerdo sobre el conjunto de reglas relativas a la interfaz. la entidad de la capa n+1 pasa una IDU (interface data unit, unidad de datos de la interfaz) a la entidad de la capa n a través del SAP. la IDU consiste en una SDU (service data unit, unidad de datos de servicio) y cierta información de control. La SDU es la información que pasa mediante la red a la entidad par y después hasta la capa n+1. la información de control es necesaria para ayudar a la capa inferior a efectuar su trabajo pero no forma parte de los datos mismos.

PRIMITIVAS DE SERVICIOS: un servicio se especifica de manera formal con un conjunto de (operaciones ) primitivas disponibles para que un usuario u otra entidad acceda al servicio. estas primitivas ordenan al servicio que ejecute alguna acción o que informe de una acción que haya tomado una entidad par. una forma clasificar las primitivas es dividirlas en cuatro clases.