Cuando hablamos de switches de capa 2 y capa 3, en realidad nos referimos a las capas de un modelo de protocolo genérico: el modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI), el cual es comunmente utilizado para la descripción de las comunicaciones de red. La comunicación de datos entre redes diferentes no sería posible si no existiesen reglas compartidas para su transmisión y recepción. Estas reglas se conocen como protocolos, entre los cuales se distingue el Protocolo de control de transmisión (TCP)/Protocolo de internet (IP) por ser uno de los más utilizados. Este se usa popularmente en la descripción de la red y es más antiguo que el modelo OSI, ambos con muchas capas. A continuación explicaremos cuál es la diferencia entre ellos.
Capas del modelo OSI
El modelo OSI, de siete capas, es un modelo conceptual que caracteriza y estandariza la manera en la que los diferentes componentes de software y hardware involucrados en una comunicación de red deben dividir la mano de obra e interactuar entre sí. En la siguiente figura podrá ver los nombres y funciones básicas de cada una de las capas.
Figura 1: 7 capas del protocolo OSI
Capas del modelo TCP/IP
El modelo TCP/IP solamente tiene cuatro capas y es conocido generalmente como TCP/IP, ya que estos son sus dos protocolos más importantes.
Capa de aplicación
La capa de aplicación del modelo TCP/IP ofrece a las aplicaciones la capacidad de acceder a los servicios de las otras capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos. Los protocolos de la capa de aplicación más conocidos son HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP y el Protocolo de información de enrutamiento (RIP).
Capa de transporte
La capa de transporte se encarga de proporcionar comunicación de sesión y datagrama a la capa de aplicación de servicios . Los protocolos principales de esta capa son TCP y UDP. TCP proporciona un servicio de comunicaciones individual, fiable y orientado a la conexión. Es responsable de la secuenciación y detección de los paquetes enviados y de la recuperación de los paquetes perdidos en la transmisión. UDP proporciona un servicio de comunicaciones individual o grupal, sin conexión y poco fiable. Este se utiliza normalmente cuando la cantidad de datos a transferir es pequeña, como por ejemplo cuando estos caben en un solo paquete.
Capa de internet
La capa de Internet es responsable de las funciones de direccionamiento, empaquetado y enrutamiento del host. Los protocolos centrales de la capa de Internet son IP, Protocolo de resolución de direcciones (ARP), Protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP) y Protocolo de administración de grupos de Internet (IGMP). En esta capa, el IP agrega la cabecera a los paquetes, lo que se conoce como dirección IP. En la actualidad existen tanto dirección IPv4 (32 bits) como dirección IP IPv6 (128 bits).
Figura 2: Dirección IPv4 y IPv6.
Capa de acceso a la red
La capa de acceso a la red (o capa de enlace) es responsable de colocar los paquetes TCP/IP en el portador de datos de la red y recibir los paquetes TCP/IP situados fuera del mismo. El protocolo TCP/IP está diseñado para ser independiente del método de acceso a la red, el formato de la trama de red y el potador. En otras palabras, este protocolo es independiente de cualquier tecnología de red específica, lo que hace que este se pueda utilizar para conectar diferentes tipos de red, como Ethernet, Token Ring y Modo de transferencia asíncrono (ATM).
¿Cómo se procesan los datos durante la transmisión?
En un sistema de capas, los dispositivos de una capa intercambian datos en un formato diferente, lo que se conoce como unidad de datos de protocolo (PDU). La siguiente tabla muestra las PDU en las diferentes capas.
Por ejemplo, cuando un usuario solicita navegar por un sitio web en su ordenador, el software del servidor remoto primero entrega los datos solicitados a la capa de aplicación, donde se procesa de capa a capa con cada capa realizando sus funciones designadas. Los datos posteriormente se transmiten a través de la capa física de la red hasta ser recibidos por el servidor de destino u otro dispositivo. En este punto, los datos pasan nuevamente a través de las capas, cada capa realiza sus operaciones asignadas hasta que finalmente el software receptor utilice los datos.
Figura 3: los datos fluyen desde las capas superiores a las capas inferiores, cada capa agrega una cabecera/pie de página a la PDU.
Durante la transmisión, cada capa agrega una cabecera, pie de página o ambos a la PDU proveniente de la capa superior, el cual dirige e identifica el paquete. Este proceso se llama encapsulación. La cabecera (y el pie de página) y el cuerpo forman la PDU para la siguiente capa. El proceso continúa hasta llegar a la capa de nivel más bajo (capa física o capa de acceso a la red), desde la cual los datos se transmiten al dispositivo receptor. El dispositivo receptor invierte el proceso, desencapsulando los datos en cada capa con la información de la cabecera y pie de página que dirige las operaciones. Finalmente la aplicación utiliza los datos y el proceso continúa hasta que todos los datos son transmitidos y recibidos.
Gracias a que se conoce el funcionamiento de la división de capas, es posible diagnosticar el problema cuando una conexión falla . La clave es comprobar el funcionamiento desde el nivel más bajo, en lugar de desde el nivel más alto, ya que cada capa atiende a su capa immediatamente superior, por lo que será más fácil tratar los problemas de la capa inferior. Por ejemplo, si su ordenador no puede conectarse a Internet, lo primero que debe hacer es verificar si el cable de red está conectado al mismo o si el punto de acceso inalámbrico (WAP) está conectado al switch.
Modelo OSI y Modelo TCP/IP
El modelo TCP/IP es más antiguo que el modelo OSI. En la siguiente figura se muestra la correlación entre sus capas.
Figura 4: Modelo OSI frente a modelo TCP/IP y conjunto de protocolos TCP/IP.
Tras realizar la comparación entre las capas del modelo TCP/IP y el modelo OSI, se concluye que la capa de aplicación del modelo TCP/IP es similar a las capas OSI 5, 6, 7 combinadas, aunque el modelo TCP/IP no tiene la llamada capa de presentación o de sesión. La capa de transporte de TCP/IP abarca las responsabilidades de la capa de transporte OSI y algunas de las responsabilidades de la capa de sesión OSI. La capa de acceso a la red de TCP/IP abarca el enlace de datos y las capas físicas del modelo OSI. Tenga en cuenta que la capa de Internet de TCP/IP no aprovecha los servicios de secuenciación y reconocimiento que pueden estar presentes en la capa de enlace de datos del modelo OSI. La responsabilidad es de la capa de transporte en el modelo TCP/IP.
Importancia de TCP/IP y OSI para la resolución de problemas
Si tenemos en cuenta los significados de los dos modelos de referencia, el modelo OSI sería solo un modelo conceptual; este se utiliza principalmente para describir, discutir y comprender funciones de red individuales. Sin embargo, TCP/IP está diseñado para resolver un conjunto específico de problemas y no para funcionar como una descripción de generación para todas las comunicaciones de red, tal y como lo hace el modelo OSI. El modelo OSI es genérico e independiente del protocolo, aunque la mayoría de los protocolos y sistemas se adaptan a él,; mientras que el modelo TCP/IP se basa en protocolos estándar desarrollados por Internet. Otro factor a tener en cuenta en el modelo OSI es que, para las aplicaciones más simples, no todas las capas son utilizadas. Si bien las capas 1, 2, 3 son obligatorias para cualquier comunicación de datos, también existen aplicaciones que pueden usar ciertas capas de interfaz expecíficas en lugar de las capas superiores habituales del modelo.
Resumen
El modelo TCP/IP y el modelo OSI son modelos conceptuales utilizados para la descripción de todas las comunicaciones de la red, a su vez, TCP/IP también es un protocolo importante que se utiliza en todas las operaciones de Internet. Generalmente, cuando hablamos de capa 2, capa 3 o capa 7 en las que funciona un dispositivo de red, nos referimos al modelo OSI. El modelo TCP/IP se usa tanto para modelar la arquitectura actual de Internet como para proporcionar un conjunto de reglas seguidas por todas las formas de transmisión a través de la red.
