Capas de Protocolo y Modelos de Referencia

La estratificación de protocolos organiza la funcionalidad de la red en una pila de capas, cada una de las cuales proporciona un servicio definido a la capa superior a través de una interfaz, siendo los modelos de referencia OSI y TCP/IP las dos formas canónicas de dividir esas funciones.

Definition

Un modelo de referencia es un marco abstracto en capas que divide las funciones de comunicación en capas, cada una definida por el servicio que ofrece, la interfaz que presenta a la capa adyacente y el protocolo que utiliza para comunicarse con su par en otro host.

Scope

Este tema cubre el porqué y el cómo se estratifican los protocolos de red: las nociones de servicio, interfaz y protocolo; la encapsulación a medida que los datos descienden por la pila; y los dos modelos de referencia principales. Compara el modelo OSI de siete capas (física, enlace de datos, red, transporte, sesión, presentación, aplicación) con el modelo de Internet/TCP-IP de cinco capas, explicando qué hace cada capa y por qué el modelo de Internet colapsa las capas superiores de OSI. Excluye mecanismos detallados dentro de cualquier capa individual, los cuales se tratan en los temas correspondientes.

Core questions

• ¿Qué son el servicio, la interfaz y el protocolo de una capa, y en qué se diferencian?
• ¿Qué función realiza cada capa de los modelos OSI y TCP/IP?
• ¿Qué es la encapsulación y cómo se acumulan los encabezados a medida que desciende la pila?
• ¿Por qué Internet adoptó un modelo de cinco capas en lugar del modelo OSI completo de siete capas?
• ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la estratificación estricta?

Key concepts

• servicio, interfaz y protocolo de capa
• modelo OSI de siete capas
• modelo TCP/IP de cinco capas
• encapsulación y encabezados
• capas física y de enlace de datos
• capas de red y transporte
• capas de sesión y presentación
• capa de aplicación
• unidades de datos de protocolo

Key theories

Servicio, interfaz y protocolo

La estratificación distingue el servicio que proporciona una capa, la interfaz a través de la cual la capa superior accede a él y el protocolo mediante el cual las entidades pares en la misma capa se comunican; separar estos permite que las implementaciones cambien sin romper las capas adyacentes.

Encapsulación

A medida que un mensaje desciende por la pila, cada capa envuelve los datos que recibe con su propio encabezado (y a veces un tráiler), de modo que la unidad en cada capa lleva las capas superiores como carga útil; el receptor invierte este proceso al ascender.

Filosofía de diseño de Internet

La Internet de DARPA se estratificó en torno a una red simple, robusta y de mejor esfuerzo con inteligencia en los hosts finales, priorizando la supervivencia y la interoperabilidad sobre el conjunto completo de características de OSI, lo que dio forma al modelo TCP/IP más simplificado.

Clinical relevance

Los modelos de referencia son el vocabulario compartido que utilizan los ingenieros para localizar y discutir la funcionalidad: decir que un problema está 'en la capa 3' o que un dispositivo es 'un conmutador de capa 2' comunica con precisión dónde opera en la pila. Los modelos guían la resolución de problemas, los estándares de interoperabilidad y el diseño modular del software y hardware de red.

History

El modelo de referencia OSI fue desarrollado por ISO a finales de la década de 1970 y formalizado por Zimmermann en 1980 como un marco independiente del proveedor. Paralelamente, la suite TCP/IP surgió de la investigación de ARPANET, y el artículo de Clark de 1988 articuló su filosofía de diseño. Aunque la pila de OSI nunca se implementó por completo, su terminología perdura, mientras que el modelo TCP/IP se convirtió en el estándar operativo de Internet.

Debates

Valor pedagógico de OSI versus realidad operativa de TCP/IP

Las siete capas de OSI separan limpiamente funciones como la sesión y la presentación que la pila de Internet integra en las aplicaciones, lo que hace que OSI sea útil para la enseñanza; los críticos argumentan que está sobrediseñado y nunca coincidió con los sistemas reales, por lo que los libros de texto presentan ambos para diferentes propósitos.

Key figures

• Hubert Zimmermann
• David D. Clark
• Vinton Cerf
• Robert Kahn

Seminal works

• zimmermann1980
• clark1988
• kurose2021

Frequently asked questions

¿Cuántas capas tiene la pila de protocolos de Internet?

La pila de Internet generalmente se describe con cinco capas: aplicación, transporte, red, enlace y física. El modelo OSI de siete capas añade una capa de sesión y una de presentación entre la aplicación y el transporte, funciones que el modelo de Internet deja a las aplicaciones.

¿Qué es la encapsulación?

La encapsulación es el proceso por el cual cada capa añade su propia información de control, típicamente un encabezado, alrededor de los datos entregados desde la capa superior. Para cuando los datos llegan al enlace físico, están envueltos en varias capas de encabezados, que el host receptor elimina una capa a la vez.