🧩 2. Modelo OSI y Modelo TCP/IP

¿Por qué necesitamos modelos de red?

Los modelos de red dividen la comunicación en capas independientes. Cada capa tiene una función específica y se comunica con su capa homóloga en el otro extremo. Las ventajas son:

• Estandarización: Diferentes fabricantes pueden crear productos interoperables.
• Modularidad: Se puede modificar una capa sin afectar a las demás.
• Facilidad de aprendizaje y diagnóstico: Cada capa encapsula una responsabilidad concreta.

Modelo OSI (Open Systems Interconnection)

Desarrollado por la ISO (International Organization for Standardization) en 1984. Es un modelo conceptual y teórico que consta de 7 capas. No es un protocolo en sí mismo, sino un marco de referencia.

1. 7. Aplicación — Interfaz con el usuario (HTTP, FTP, SMTP, DNS)
2. 6. Presentación — Traducción, cifrado, compresión (SSL/TLS, JPEG, ASCII)
3. 5. Sesión — Establece, mantiene y cierra sesiones (NetBIOS, RPC)
4. 4. Transporte — Segmentación, control de flujo, retransmisión (TCP, UDP)
5. 3. Red — Direccionamiento lógico, enrutamiento (IP, ICMP, ARP, RIP, OSPF)
6. 2. Enlace de datos — Acceso al medio, detección de errores (Ethernet, PPP, MAC)
7. 1. Física — Transmisión de bits a través del medio (cables, señales, conectores)

Descripción detallada de cada capa OSI

Capa 7 — Aplicación

Es la capa más cercana al usuario. Proporciona servicios de red a las aplicaciones (navegador, cliente de correo, etc.). No incluye la aplicación en sí, sino los protocolos que ésta usa. Protocolos: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, POP3, IMAP, DNS, DHCP.

Capa 6 — Presentación

Se encarga de la traducción entre el formato de datos de la aplicación y el formato de red. Realiza funciones de cifrado, compresión y conversión de códigos de caracteres (ASCII ↔ UTF-8, EBCDIC). Protocolos: SSL/TLS, MIME.

Capa 5 — Sesión

Gestiona el diálogo entre dos aplicaciones: establece, mantiene, sincroniza y finaliza sesiones. Permite checkpoints (puntos de control) para reanudar transferencias largas. Protocolos: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call), PPTP.

Capa 4 — Transporte

Asegura la entrega fiable de datos entre origen y destino. Segmenta los datos de la capa superior, controla el flujo y retransmite segmentos perdidos. Dos protocolos principales:

• TCP (Transmission Control Protocol) — Orientado a conexión, fiable, ordenado. Usa ACKs, ventana deslizante. Ideal para web, correo, FTP.
• UDP (User Datagram Protocol) — No orientado a conexión, rápido, sin garantía de entrega. Ideal para streaming, VoIP, DNS.

Capa 3 — Red

Proporciona direccionamiento lógico (direcciones IP) y enrutamiento (determinar la mejor ruta entre origen y destino). Fragmenta paquetes si es necesario. Protocolos: IP (IPv4, IPv6), ICMP, ARP, RIP, OSPF, BGP.

Capa 2 — Enlace de Datos

Gestiona el acceso al medio físico y la detección de errores. Organiza los bits en tramas (frames) y añade direcciones MAC (control de acceso al medio). Se divide en dos subcapas: LLC (Logical Link Control) y MAC (Media Access Control). Protocolos: Ethernet, PPP, HDLC, Switch.

Capa 1 — Física

Define las características eléctricas, ópticas y mecánicas de la transmisión. Se encarga de enviar y recibir bits (0 y 1) a través del medio físico. Define voltajes, frecuencias, tipos de cable, conectores (RJ45, fibra óptica, etc.).

Modelo TCP/IP (DoD)

Desarrollado por el Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) en los años 70. Es el modelo práctico y funcional sobre el que se basa Internet. Consta de 4 capas.

1. 4. Aplicación — Combina las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI (HTTP, FTP, DNS, SMTP, SSH)
2. 3. Transporte — Equivalente a la capa 4 de OSI (TCP, UDP)
3. 2. Internet — Equivalente a la capa 3 de OSI (IP, ICMP, ARP)
4. 1. Acceso a Red — Combina las capas 1 y 2 de OSI (Ethernet, Wi-Fi, PPP)

Comparativa OSI vs TCP/IP

Encapsulación de Datos y PDU

Cuando un dispositivo envía datos a través de la red, cada capa añade su propia cabecera (header) a los datos que recibe de la capa superior. Esto se llama encapsulación. En el receptor ocurre el proceso inverso: desencapsulación.

PDU (Protocol Data Unit) es el término genérico para los datos en cada capa. Cada nivel tiene su nombre específico:

Ejemplo visual de encapsulación

Protocolos y Puertos por Capa

Ejemplo Práctico: Cargar una página web

1. DNS: El navegador consulta la IP de www.ejemplo.com (Capa Aplicación).
2. TCP: Se establece una conexión TCP con la IP obtenida (Three-way handshake: SYN → SYN-ACK → ACK).
3. HTTP GET: El navegador envía una petición GET al servidor.
4. Encapsulación: Los datos bajan por las capas, añadiendo cabeceras en cada nivel.
5. Transmisión: Los bits viajan por el medio (fibra, cobre o aire).
6. Desencapsulación: El servidor recibe los bits, invierte el proceso y entrega la petición al servidor web.
7. Respuesta: El servidor envía la página HTML siguiendo el mismo proceso inverso.

Resumen