Capa 2,3 y 4 del Modelo OSI

Capa de Enlace de Datos, Capa de Red y Capa de Transporte del Modelo OSI

Capa de Enlace de Datos

La capa de enlace de datos proporciona facilidades para la transmisión de bloques de datos entre dos estaciones de red.

Organiza los unos y los ceros en formatos lógicos para:

-Detectar errores en el nivel físico

-Establecer el método de acceso que las computadoras deben seguir para transmitir y recibir mensajes.

-Realizar la transferencia de datos a través del nivel físico.

-Enviar bloques de datos de control para la sincronía.

La capa de enlace de datos prepara los datos para ser colocados en el medio encapsulando el paquete de la Capa 3 en una trama.

Una trama tiene un encabezado y una información final que incluye las direcciones del enlace de datos de origen y de destino, calidad de servicio, tipo de protocolo y valores de secuencia de verificación de tramas.

La trama de la capa de enlace de datos incluye:

– Datos: El paquete desde la Capa de red.

– Encabezado: contiene información de control como direccionamiento y está ubicado al comienzo del PDU.

– Tráiler: contiene información de control agregada al final del PDU.

"La función de la capa de enlace de datos OSI es preparar los paquetes de la capa de red para ser transmitidos y controlar el acceso a los medios físicos."

*Subcapas de enlace de datos

-Control de enlace lógico

El control de enlace lógico (LLC) coloca información en la trama que identifica qué protocolo de capa de red está siendo utilizado por la trama. Esta información permite que varios protocolos de la Capa 3, tales como IP e IPX, utilicen la misma interfaz de red y los mismos medios.

-Control de acceso al medio

El control de acceso al medio (MAC) proporciona a la capa de enlace de datos el direccionamiento y la delimitación de datos de acuerdo con los requisitos de señalización física del medio y al tipo de protocolo de capa de enlace de datos en uso.

Capa de Red

La capa de red (capa 3 OSI) define el enrutamiento y el envío de paquetes entre redes.

La función de la capa de red es transferir datos desde el host que origina los datos hacia el host que los usa, a través de varias redes separadas si fuera necesario.

"La capa de red del modelo OSI proporciona el enrutamiento de mensajes y determina si el destino de estos es la capa 4 (Transporte) o la capa 2 (Enlace de Datos)."

La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados.

Para realizar este transporte de extremo a extremo la Capa de red utiliza cuatro procesos básicos:

-Direccionamiento

-Encapsulamiento

-Enrutamiento

-Desencapsulamiento

Durante  la encapsulación en el host origen, un paquete IP se construye en la Capa de red para transportar el PDU de la Capa 4.

Gracias a esto, el paquete puede llevar una PDU a través de muchas redes y muchos routers. Para ello, las decisiones de envío están basadas en la información del encabezado del paquete IP.

Nociones importantes que debemos conocer sobre Capa de red

-Ningún paquete puede ser enviado sin una ruta.

Los routers y otros dispositivos de networking, almacenan estas rutas en las tablas de enrutamiento, y las usan para determinar dónde enviar los datos.

Los routers en su tabla de enrutamiento tienen tres características principales:

– Red de destino

– Próximo salto

– Métrica

Un router toma una decisión de reenvío para cada paquete que llega a la interfaz del gateway. Este proceso de reenvío es denominado enrutamiento.

El enrutamiento se hace paquete por paquete y salto por salto.

El router hará una de tres cosas con el paquete:

– Enviarlo al router del próximo salto

– Enviarlo al host de destino

– Descartarlo

Podemos usar el Enrutamiento estático o el Enrutamiento dinámico.

Enrutamiento Estático

Las rutas a redes remotas con los siguientes saltos asociados se pueden configurar manualmente en el router.

Comandos:

– Route ADD

– Route DELETE

– Route CHANGE

En algunos casos introduciremos estáticamente una ruta default a 0.0.0.0.

Una ruta default (o ruta por defecto) es una ruta que coincida con todas las redes de destino. En redes IPv4 se usa la dirección 0.0.0.0 para este propósito. La ruta default se usa para enviar paquetes para los que no hay entrada en la tabla de enrutamiento para la red de destino.

Enrutamiento Dinámico

Entre los protocolos de enrutamiento comunes se incluyen:

– Protocolo de información de enrutamiento (RIP),

– Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado EIGRP

– Open Shortest Path First OSPF

En este punto es también muy importante conocer el concepto de Gateway (Puerta de Enlace), o Gateway por defecto.

El Gateway es la via de salida de nuestra red. Por ejemplo, si un paquete va destinado desde un PC en la red A hacia otra red distinta, el paquete primero se enviará a la gateway de la red A.

Normalmente el gateway será el router conectado directamente a esa red local.

Capa de Transporte

La capa 4 OSI, o capa de Transporte es la responsable de la regulación del flujo de información desde el origen hasta el destino, en forma confiable y precisa.

"Los procesos de capa de transporte se llevan a cabo entre la capa de aplicacion y la de Internet en el modelo TCP/IP , y entre la capa de sesión y la capa de red en el modelo OSI."

– Divide los datos recibidos desde la aplicación en segmentos, más faciles de administrar (Segmentación).

 – Agrega un encabezado para identificar cada segmento(incluyendo los números de puerto orígen y destino), y poder reensamblar todos los segmentos después. (Reensamblaje)

– Se encarga de pasar los datos ensamblados a la aplicación correcta (y lo hace mediante los números de puertos) (Multiplexación de conversaciones).

– Identifica las diversas conversaciones entre los hosts.

– Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.

UDP y TCP son protocolos comunes de la capa de Transporte.

Los datagramas UDP y los segmentos TCP tienen encabezados prefijados a los datos que incluyen un número de puerto origen y un número de puerto destino. Estos números de puertos permiten que los datos sean direccionados a la aplicación correcta que se ejecuta en la computadora de destino.

Cuando reenvía los datos, el host de origen selecciona en forma dinámica el puerto de origen.

Ambos protocolos gestionan la comunicación de múltiples aplicaciones; sin embargo, gestionan la segmentación de forma distinta.

Recordemos que el rango de numeros de puertos mas utilizados que identifican todas las aplicaciones bien conocidas en la encapsulación de datos TCP/IP es del 0 al 1023.

Del 1024 al 49151 son puertos registrados a procesos o aplicaciones del usuario

Del 49152 al 65525 se consideran puertos dinámicos o privados, normalmente se asignan en forma dinámica a las aplicaciones de clientes al iniciarse una conexión.

TCP

Es un protocolo orientado a la conexión.

Las funciones adicionales especificadas por TCP  son :

– Entrega confiable

– Control de flujo.

Se utiliza el control de flujo para la transferencia de datos de TCP con el proposito de impedir que el receptor se vea abrumado por los datos entrantes.

TCP utiliza mecanismos de enlace, temporizadores y acuses de recibo y uso dinámico de ventanas (Tamaño de ventana: mecanismo que utiliza TCP para proporcionar el control de flujo a medida que los segmentos viajan desde el origen hacia el destino).

Sin embargo, su confiabilidad implica cierta sobrecarga en el tamaño de los encabezados y mayor tráfico entre el origen y el destino.

UDP

Es un protocolo de la capa de transporte que genera pocos gastos y se utilizaría para las aplicaciones que no requieren un envío de datos confiable:

– No orientado a la Conexión

– No rastrea la recepcion de datagramas en el destino, sólo envía los datagramas recibidos a la capa de Aplicación a medida que llegan, y no reenvía datagramas perdidos. Por eso es más rápido y ligero.