Cómo funciona una conexión en internet. Curso de redes dedes 0 | Cap 13 |

Protocolos y cabeceras del modelo de capas OSI y TCP/IP

¿Todavía no sabes cómo funciona una conexión en internet ? Ya no tienes excusas para entender el modelo OSI y TCP/IP. Vamos a ver cómo funciona realmente un modelo de capas, cómo se comunican entre sí, cómo se pasan la información y el sobre coste (overhead) que todo esto tiene.

No te preocupes, te lo voy a explicar paso a paso, con ejemplos y analogías sencillas de entender. Veremos todo el proceso que sufren los datos desde que salen de un ordenador, un smartphone o cualquier dispositivo conectado hasta que llegan al receptor mientras atraviesan las diferentes capas de una red.

Protocolos del modelo OSI

Un protocolo es un conjunto de reglas comunes a la hora de establecer una comunicación. El emisor, el receptor y todos los elementos intermedios se ponen de acuerdo para que los datos que fluyen a través de ellos tengan un formato que todos sean capaces de interpretar y en la manera en la que esos datos se van a entregar.

Cada capa del modelo OSI (o TCP/IP) tiene sus propios protocolos. Aquí te dejo una tabla con alguna de ellos desglosados por capas. En este caso te pongo el modelo TCP/IP porque prefiero quitar las capas 5 y 6 para hacerlo más sencillo.

Aunque cuando vayamos avanzando en el curso de redes iré explicando cada capa y cada protocolo en profundidad, debes quedarte con la idea clara de que en la capa 3 de red está el protocolo IP y en la capa 4 de transporte están los protocolos TCP y UDP, de ahí el nombre de modelo TCP/IP.

Como puedes ver TCP e IP son dos protocolos distintos que además pertenecen a 2 capas o niveles diferentes, por lo que decir "el protocolo TCP/IP "está mal dicho, es el modelo TCP/IP.

Vídeo sobre protocolos de una conexión de red

Este vídeo es importantísimo para entender cómo funciona una red de comunicaciones informática. Si entiendes esto, en el futuro en próximas entregas del curso de redes vas a tener mucho ganado porque era parte de las cosas que veremos próximamente se apoyan en esto.

Aquí te lo dejo. No te lo pierdas !!!

Muchas gracias a DATOS101 por su apoyo con el patrocinio de este vídeo. DATOS101 es una empresa especializada en backups y protección de datos con una gran variedad de soluciones tanto para empresas, como profesionales o usuarios domésticos. Tuve la oportunidad de entrevistarlos para hablar con ellos sobre backups en la nube de manera deslocalizada.

Flujo de datos en el modelo OSI

Cuando un dispositivo quiere establecer una conexión, pongamos por ejemplo que un ordenador quiere enviarle un correo a otro ordenador, o un smartphone le quiere enviar un mensaje de whatsapp a otro, los datos deben "fluir" desde la capa más alta del emisor hasta la del receptor.

Aquí tienes diagrama con el recorrido que realzan los datos.

En este caso el programa de correo electrónico o el de whatsapp ( capa 7 de aplicación) crea un paquete con los datos que quiere enviar y se lo pasa a la capa de más abajo (capa 4 de transporte). Esta capa 4 a su vez se lo pasará a la capa 3 de red y así hasta llegar al nivel físico que será en encargado de enviar esos datos por medio de una conexión cableada, por wifi, fibra o LTE hasta el siguiente dispositivo de la red. Este dispositivo no tiene por qué ser el receptor final, pueden ser elementos intermedios como switches, puntos de acceso wifi, routers, ...

En función del dispositivo que reciba ese paquete de datos como es lógico lo recibirá a nivel físico de la capa 1. Este a su vez lo pasará al nivel 2 y en función del tipo de dispositivo que sea los datos subirán o bajarán de capa y lo pasarán al siguiente elemento de la red hasta llegar al dispositivo final.

Una vez que el paquete con los datos llega al dispositivo final subirán de capa hasta llegar a la capa 7 de aplicación. Es el mismo proceso que e el origen pero en sentido contrario.

Cabeceras modelo OSI. Sobre coste (overhead) de una conexión

Los datos cuando pasan de una capa a otra no pasan tal cual, debemos añadir unos datos adicionales para verificar su integridad y para indicarle a la capa superior o inferior a dónde van, de dónde provienen, a qué protocolo corresponden,... Como puedes imaginar esto puede llegar a ser un sobre coste muy grande.

Cada capa añade unos datos diferentes, esos datos adicionales se llaman "cabecera" porque van al principio del paquete encabezando los datos. La excepción es la capa 2 de enlace que cierra el paquete por delante y por detrás con 2 cabeceras distintas llamadas cabecera y cola.

Si por ejemplo enviamos un correo con 100 bytes, como el ejemplo del esquema de arriba,  en la capa física 1 realmente tenemos que transmitir 158 bytes, es decir más del 50% del mensaje original. A sobre coste lo llamamos overhead.

En el ejemplo de la imagen de arriba del recorrido que hace un paquete a través de diferentes dispositivos vemos que los datos enviados desde la capa 7 tienen que atravesar infinidad de capas. si en cada capa añadimos "datos extra", al final vamos a mover muchos más datos los que queríamos transmitir en un principio. En estos casos el overhead juega un papel muy importante porque añade complejidad y aumento de recursos en una red.

Nombre paquetes por capas

Aunque para no hacer más complicado este modelo a todos los bloques de datos los vamos a llamar "paquetes", independientemente de la capa en la que se encuentren. Debes saber que incluso este nombre cambia. Te lo comento para que te suene porque para no liarnos de momento seguramente seguiré llamando a todo paquete. Para que te suenen los nombres de los paquetes por capas son los siguientes:

• Capa 7: paquete
• Capa 4:
  • TCP: segmento
  • UDP: datagrama
• Capa 3: paquete
• Capa 2: trama

En la capa 4 de transporte tenemos 2 protocolos: TCP y UDP. Si usamos un protocolo u otro el nombre también cambia. En UDP no necesitamos confirmación del envío y recibe el nombre de datagrama. En UDP se llama segmento. No te preocupes porque todo esto lo veremos profundidad cuando lleguemos a explicar esta capa.

Capas 8 y 9 modelo OSI

La capa 8 no existe ni en el modelo OSI ni en el TCP/IP, no está definido en el estándar, pero es muy habitual oír la expresión: "error de capa 8".

Si siguiéramos numerando las capas, por encima de la capa 7 de aplicación nos encontraríamos al usuario que está detrás del ordenador. La capa 8 sería el usuario y muchas veces es el usuario el que comete errores a la hora de manejar un ordenador. El problema no es achacable al hardware o software del equipo, nos un error humano.

Como también se suele decir, cuando el problema está entre la silla y el ordenador, es decir, está causado por una persona, nos encontramos ante un error de capa 8. Es una broma que seguro que habrás escuchado más de una vez y que no sabías de dónde venía.

Una vez escuché que por encima de la capa 8 del Modelo OSI estaba la capa 9.  La capa 9 que sería la Administración, entendiendo administración como el conjunto de estamentos gubernamentales que tienen el poder de legislar y por lo tanto están por encima de nosotros. Es una capa superior porque tienen la capacidad de obligarnos a realizar tareas que de otra manera no haríamos.

Evidentemente tampoco existe la capa 9, pero la comento aquí porque me hizo gracia.