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DEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA UNIVERSIDAD NACIONAL DE QUILMES Roque Sáenz Peña 352 – (B1876BXD) Bernal – Buenos Aires – Argentina

Introducción a las redes de datos 1

COMUNICACIÓN DE DATOS

INTRODUCCIÓN A LAS REDES DE DATOS

Indudablemente, hoy en día, compartir datos e información entre varias personas,

entidades y organismos es algo totalmente rutinario. Compartir e intercambiar información

entre distintas personas de una empresa, que pueden estar en el mismo edificio o bien en

edificios completamente alejados. Compartir entre varios usuarios de computadoras de una compañía los servicios que brinda, por ejemplo, una impresora conectada en red. O acceder a

nuestra cuenta bancaria personal para obtener el saldo, ver los últimos movimientos o realizar

transferencias a cuentas de terceros. Reservar un pasaje en avión. Estar conectados con casi

cualquier lugar del mundo. Intercambiar correo electrónico con personas de la misma compañía en la que trabajamos o con personas de otras compañías y de otros países. Realizar

compras por Internet. Acceder a millones de páginas web... Los ejemplos nombrados son

ampliamente conocidos por el lector que con seguridad puede dar numerosos ejemplos más.

Todo esto se logra mediante redes de computadoras. Al decir computadora nos

referimos a una computadora genérica, no debe pensarse exclusivamente en una computadora de escritorio con teclado, monitor y mouse, o de una computadora portátil. Estamos hablando

de interconexión de computadoras que en muchos casos pueden ser todas del mismo tipo y en

muchos otros pueden ser de diferentes tecnologías y sistemas operativos. Cuando alguien

accede a su cuenta bancaria a través de su computadora por medio de Internet, ni si quiera sabe, y no es necesario que lo sepa, a qué tipo de computadora se ha conectado con el banco,

qué tecnología usa y qué sistema operativo. Tampoco sabe en dónde está instalada. Como otro

ejemplo, una red de cajeros electrónicos automáticos también es una red de computadoras, a

pesar de que no tienen un teclado de PC de escritorio, no tienen mouse y poco se parecen en aspecto a la PC que normalmente se usa en casa. También un teléfono celular de los llamados

“inteligentes” es una computadora y como tal puede interconectarse con otras computadoras

para compartir información, pudiendo ser éstas también de cualquier tipo, es decir, PCs de

escritorio, servidores, teléfonos celulares u otro tipo.

Los ejemplos nombrados se incluyen en este tema de estudio que llamamos redes de datos o algunas veces también redes de computadoras.

Cualquier empresa, hasta incluso una pequeña, tiene computadoras en diferentes

puestos de trabajo. Una empresa más grande puede tener computadoras en sus distintas

áreas, por ejemplo finanzas, ventas, producción, logística, recursos humanos o facturación entre otros. Más allá de la utilidad que brinda cada computadora en forma individual es muy

posible que se desee compartir la información o los resultados generados por las

computadoras de estas diferentes áreas, por ejemplo logística con producción. Es decir que el

asunto es tener conectadas las máquinas en red para compartir recursos. Estos recursos también pueden ser servicios brindados por algún dispositivo, por ejemplo una impresora

conectada en red o conectada a una computadora que está en red. En este caso, cualquier

usuario perteneciente a esta red puede enviar a imprimir documentos a esta impresora en

común y de esta manera se evita de tener uno de estos dispositivos por cada persona o andar llevando la impresora de una oficina otra para que cada uno la use. En el peor de los casos,

con esta solución en red, habrá que levantarse del lugar de trabajo y caminar hasta el puesto

donde está instalada la impresora para ir a buscar el documento que se envió a imprimir.

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2 Introducción a las redes de datos

De todos modos, si bien el compartimiento de recursos de hardware como impresoras o

escáneres es útil, es más importante compartir información entre usuarios, normalmente en

empresas más grandes. Y esto no necesariamente debe ocurrir exclusivamente dentro del

espacio disponible en un edificio o planta de producción. Puede ocurrir que se necesite

compartir información con oficinas y edificios de la misma empresa pero que están geográficamente alejados entre sí, incluso estar en países diferentes. En este caso

seguramente las redes de ambos sitios son independientes pero se conectan entre sí a través

de otra red.

Figura 1. Modelo cliente – servidor.

Los datos a compartir suelen almacenarse en una computadora, con un hardware y software relativamente robustos y gran capacidad de almacenamiento de datos, llamada

servidor. Por otra parte los usuarios que acceden a este servidor lo hacen a través de

computadoras posiblemente más pequeñas y normalmente de menor capacidad, llamadas

clientes. Las máquinas cliente y el servidor se conectan por medio de una red, como se muestra en la Figura 1. Precisamente, este sistema se conoce como modelo cliente – servidor.

Normalmente, este esquema se utiliza cuando el cliente y el servidor están en el mismo

edificio de una compañía. Sin embargo, también es aplicable cuando una persona desde su

casa quiere acceder a una página web. En este caso, la página web está alojada en un servidor y el usuario que quiere accederla es el cliente. También podría ser aplicable cuando un

empleado en una oficina quiere acceder a la información guardada en una base de datos que

está en la casa matriz de su compañía.

Otra aplicación no menos importante que tienen las redes de computadoras es como medio de comunicación. En este caso también, entre computadoras tan cercanas como las que

están en la misma oficina o entre computadoras distantes que están en diferentes continentes.

El correo electrónico es hoy una herramienta necesaria en cualquier ambiente de trabajo. A tal

punto que no es extraño que ocupemos una muy buena parte de nuestro tiempo laboral

leyendo y respondiendo correos. También hay otras aplicaciones de comunicación como la videoconferencia, o la telefonía IP mediante la cual es posible mantener una conversación

telefónica entre dos usuarios de computadoras teniendo un micrófono y unos parlantes. Esta

comunicación telefónica no tiene costo adicional al que ya se está pagando por el acceso a

Internet y por lo tanto representa un ahorro importante para aquellas empresas que necesitan hacer frecuentes llamados al exterior. También es posible hacer llamadas de telefonía IP desde

una computadora hacia un teléfono fijo o celular aunque en este caso sí se debe pagar por

este servicio. De todos modos sigue siendo más barato que las llamadas hechas por teléfono

fijo, sobre todo si son llamadas de larga distancia.


Otro uso muy importante que tienen las redes en áreas de negocios o industriales es el

de poder dar acceso a uno o varios usuarios para que puedan gestionar o administrar un cierto

proceso de producción. Por ejemplo, un usuario puede estar conectado a través de la red a un

sistema que controla distintos parámetros de la fabricación de un producto químico. Por

ejemplo, podría controlar valores de pH, presión, temperatura, caudal, humedad. Podría almacenar estos valores en memoria o generar curvas que muestren la variación en el tiempo

en las últimas 12 ó 24 horas. El usuario que se conecta a este sistema puede pedirle informes,

leer los valores de las variables, leer las curvas, ajustar los set points o modificar umbrales de

generación de alarmas. Este sistema a su vez, cuando genere una alarma, podría enviarla por SMS o correo electrónico a una persona predeterminada del área de mantenimiento para que

pueda ir a hacer la corrección necesaria de esta falta. Por otra parte además, usuarios

diferentes pueden acceder a este sistema con niveles de acceso diferentes. Por ejemplo, un

usuario A podría tener acceso a todas las funciones y parámetros del sistema y un usuario B sólo podría acceder a leer los datos pero no a modificar set points.

Otro uso de las redes de computadoras en ambientes de negocios es el comercio

electrónico. Por un lado están las operaciones comerciales que una empresa puede hacer por

ejemplo con uno de sus proveedores, solicitándole a través de la red (por ejemplo vía Web) la

provisión de mercadería, y por otro la venta de los productos o servicios que brinda a sus clientes. También está la compra de pasajes aéreos en forma electrónica para los empleados

que deban viajar por negocios, gestión de cuentas bancarias, pago de impuestos y muchos

ejemplos más.

Por supuesto que las redes de computadoras no sólo tienen aplicaciones en los negocios sino que también tiene aplicaciones domésticas. Si bien es posible tener interconectadas dos o

más computadoras en red dentro de una casa quizás ésta no sea (todavía) la aplicación más

común. El uso más común de una computadora hogareña (aparte de las aplicaciones de

planilla de cálculo, procesador de texto, música, video y otros) es el acceso a Internet que en definitiva también es una red. Entre los usos más comunes de Internet por parte de los

usuarios domésticos podemos destacar:

Acceso a información remota.

Comunicación entre personas.

Entretenimiento interactivo.

Comercio electrónico.

El acceso a la información en forma remota se obtiene, normalmente, a través de la

World Wide Web. Se obtiene información de diferentes tipos de sitios y en diferentes formatos.

Por ejemplo: páginas Web de diarios y revistas, radio y TV on line, información sobre turismo, geografía, historia, cocina, política, religión, música y todas las temáticas que queramos

nombrar están en la Web.

La comunicación entre personas se lleva a cabo básicamente a través del uso del correo

electrónico, al igual que en las aplicaciones de negocios. Por supuesto, también se usa la telefonía IP, los mensajes instantáneos y las salas de chat. También es posible comunicar

ideas y pensamientos al público en general a través de páginas web propias llamadas

comúnmente blogs.

Otro caso de comunicación entre personas es la llamada comunicación peer to peer, en donde dos personas se comunican en forma directa para intercambiar archivos normalmente,

por ejemplo música, video, documentos y otros. Es importante distinguir esta modalidad de la

del correo electrónico, en donde la comunicación entre personas no es directa. Cuando alguien

envía un mensaje de correo, éste primero se aloja en un servidor de correo del destinatario.

Una vez que el destinatario se conecta a este servidor entonces recién ahí puede descargar el correo que ha recibido. Es decir, hay un intermediario entre el remitente y el destinatario que


es el servidor de correo. El mensaje permanece en este servidor hasta tanto el destinatario no

se conecte a él para leer el correo descargándolo a su computadora.

Los mensajes instantáneos son otro ejemplo de comunicación peer to peer.

Con el entretenimiento interactivo es posible jugar con otra persona que está conectada

a la red Internet a juegos de tablero, de estrategia, de acción y muchas categorías más.

El comercio electrónico es la otra aplicación domestica a través de Internet. Podemos

pagar nuestros servicios, pagar impuestos, administrar nuestras cuentas bancarias, hacer un

pedido al supermercado, comprar discos, libros, herramientas y miles de cosas más. Las

compras también se pueden hacer al exterior y luego llegan a casa por correo.

La conectividad inalámbrica le otorga a los usuarios una flexibilidad de conexión

notable. Pensemos en el ejemplo antes mencionado de la gestión de un proceso industrial a

través de la red. La persona que está autorizada a acceder a este sistema y tiene

responsabilidad sobre el mismo, puede seguir accediéndolo aún si está de viaje. Podría viajar con su computadora portátil y acceder a la red Internet en forma inalámbrica desde un

aeropuerto, desde un tren o desde la habitación de un hotel por ejemplo y poder seguir

administrando el proceso industrial. Teniendo cargadas las baterías de la notebook, sin ningún

tipo de cables podemos estar conectados.

Hardware de redes

Hay dos tipos de tecnología de transmisión que se utilizan de manera extensa:

1. Enlaces de difusión.

2. Enlaces punto a punto.

Las redes de difusión tienen un solo canal de comunicación en común y todas las máquinas de la red lo comparten. Cuando una máquina cualquiera envía un mensaje (paquete)

a otra máquina de la red, este mensaje viaja por toda la red. Hay un campo dentro del

paquete que especifica la dirección del destinatario. Todas las máquinas de la red “leen” el

paquete y verifican la dirección que lleva consigo. Si dicha dirección les pertenece entonces aceptan el paquete, de lo contrario lo rechazan. Este mecanismo de transmisión se llama

brodacast o difusión. Nótese que los medios de comunicación como la TV, la radio AM o FM

también se llaman medios de comunicación de broadcasting. Y es justamente porque una

emisora FM, por ejemplo, transmite en todas las direcciones y hacia todos los potenciales oyentes que la quieran sintonizar. Sin embargo, sólo la oyen aquellos que han sintonizado la

frecuencia adecuada en el receptor de radio. A esto se le llama radiodifusión, y muestra

similitud con las redes que son de difusión.

Es importante hacer una aclaración en este punto. Si bien para comunicar una máquina

con otra se usa la difusión, muchas veces es necesario comunicar o enviar un paquete desde una máquina a todas las demás de la red. En este caso se utiliza un código especial en el

campo de direccionamiento y todas las máquinas reciben el paquete y lo procesan. Este modo

de operación se conoce como difusión o broadcast en inglés. Entonces, para no entrar en

confusión, digamos que hay redes que trabajan por difusión, pero que además soportan un modo de comunicación especial, utilizado en algunos casos, que también se lo conoce como

difusión y es cuando se envía un paquete a todas las máquinas con la intención de que todas

lo reciban y lo procesen. Muchas veces, al referirse a este último caso, en la jerga se lo conoce

como “hacer un broadcast”.

Algunas redes de difusión también soportan la transmisión a un subconjunto de

máquinas. Esto se llama multidifusión o multicasting. También se utiliza un código especial

dentro del campo de direccionamiento.


Las redes punto a punto tienen muchas conexiones entre pares individuales de

máquinas. En este tipo de red, para que un paquete vaya del origen al destino, posiblemente

deba pasar por una o varias máquinas intermedias. También es posible que haya varias rutas

alternativas. En general podemos decir (aunque hay excepciones) que una red pequeña suele

utilizar difusión, mientras que una red más extensa suele ser de punto a punto.

Otra clasificación que reciben las redes es de acuerdo a su tamaño o extensión. En la

tabla de la Figura 2 se muestra una clasificación referencial de los tipos de redes según su

extensión.

Distancia entre

terminales

Extensión geográfica Ejemplo

1 m Metro cuadrado Red de área personal

10 m Habitación

Red de área local (LAN) 100 m Edificio

1000 m Campus

10 km Ciudad Red de área metropolitana

(MAN)

100 km País Red de área amplia (WAN)

1000 km Continente

10000 km Planeta Internet

Figura 2. Clasificación de referencia de las redes según su extensión.

Las dos designaciones más importantes son redes LAN (Local Area Network, Red de

Área Local) y redes WAN (Wide Area Network, Red de Área Extendida). Un criterio para

designar a la primera es tener en cuenta que puede abarcar una habitación, un edificio o un predio y que puede extenderse hasta unos 1000 metros. ¿Y si ocupa 1300 metros? ¿Ya no es

una LAN? Sí que puede serlo. La tabla de la Figura 2 simplemente es una referencia indicativa,

un criterio aproximado. Quizás el punto que ayude a definir si es una LAN o no, es que

normalmente las LAN son redes privadas que pertenecen a una misma organización. Una WAN es una red por la que comúnmente se cursa tráfico para poder llegar a una LAN de destino.

Normalmente podemos decir que aquello que es más grande que una LAN es una WAN y

podríamos decir que su extensión puede alcanzar desde algunas decenas de kilómetros hasta

quizás ocupar una región, país o continente.

Una red de área personal podría ser la conformada por los periféricos que se conectan a

una PC en forma inalámbrica por medio de tecnología Bluetooth, como ser la impresora, el

mouse o el teclado. Cada uno de estos periféricos funciona como esclavo, y la CPU de la PC

funciona como maestro y es quien determina qué dirección tiene cada periférico y cuál de ellos puede enviar información y en qué momento.

Volviendo a las redes LAN, básicamente podemos mencionar dos topologías de

conexión. Una es la conexión en bus y la otra es la conexión en anillo. En la Figura 3 se

pueden ver las dos formas de conexión. En la conexión en bus cualquier máquina conectada

puede transmitir en el momento que necesite siempre que la línea esté desocupada. Si eventualmente hay dos o más máquinas que desean transmitir al mismo tiempo, se utiliza un

mecanismo para evitar el conflicto que produciría una transmisión simultánea de dos o más

señales. La popular red Ethernet, en su versión original, se basaba en esta conexión tipo bus.

En la arquitectura en anillo normalmente cada estación transmite cuando tiene asignado un turno. Ese turno es un paquete especial llamado token que va circulando por el anillo y es

capturado por la estación que en ese momento necesita transmitir. Sólo puede transmitir la


estación que posee el token. Luego de transmitir, libera el token, que sigue circulando por el

anillo y es capturado por la siguiente estación con necesidad de transmitir. El punto débil en

esta configuración es que se debe esperar a que el token dé toda la vuelta aún cuando quizás

haya una sola máquina la que desea transmitir. Esto hace que se desperdicie tiempo. Esta

forma de acceder a la red se llama acceso estático y no es tan eficiente como el acceso dinámico en donde el acceso se hace en función de la demanda de tráfico. Esto lo veremos con

más detalle en otro capítulo.

Figura 3. Redes LAN de difusión. (a) Tipo bus. (b) Tipo anillo.

Una red de área amplia normalmente abarca una extensión geográfica grande, por

ejemplo un país o un continente. Normalmente se utiliza una red WAN (a veces llamada

subred) para llevar tráfico desde una red LAN a otra. Por ejemplo, en la Figura 4 se ven cuatro redes LAN independientes que están conectadas a una subred. Normalmente la red LAN

pertenece a un particular (una universidad, una industria, un organismo público, etc.) mientras

que la subred es operada y mantenida por alguna compañía de teléfonos o un prestador de

servicios Internet. A través de la subred se transportan mensajes desde el host de una LAN hasta el host de otra LAN.

Figura 4. Redes LAN conectadas a una subred a través de enrutadores.

Los elementos que normalmente conforman a la subred son líneas de transmisión y

conmutadores (conocidos comúnmente como enrutadores). Cada enrutador tiene una línea de

entrada por donde llega el tráfico y una o más líneas de salida por donde se va el tráfico.

Cuando hay más de una línea de salida el enrutador tiene que decidir por cuál de ellas sale, en función del destino final del mensaje como así también a veces del tráfico que presentan las

líneas salientes (por ejemplo, una línea saliente puede ser más conveniente que otra porque

por allí está circulando menos tráfico en este momento y entonces por allí es más rápido).


En la Figura 4 se ve que cada LAN está conectada a un enrutador. Ese enrutador forma

parte común de la LAN y de la subred, más allá de que físicamente es bastante probable que

esté en el espacio físico ocupado por la LAN y sea administrado por el dueño de la LAN y no

por el operador de la subred. Para verlo de otro modo podríamos decir que el lado del

enrutador que va hacia la LAN pertenece a ésta, mientras que el lado que va hacia la subred pertenece a la subred. Entre un enrutador y otro enrutador cercano hay una línea punto a

punto que los comunica. Si un enrutador se debe comunicar con otro con el cual no tiene una

conexión física, entonces debe hacer pasar el mensaje a través de otro u otros enrutadores

hasta llegar al enrutador deseado. Una red que funciona de esta manera se llama red de conmutación de paquetes.

El concepto de red de conmutación de paquetes es lo suficientemente importante como

para describirlo con un poco más de detalle. Cuando un host o terminal perteneciente a una

red quiere enviar un mensaje a otro host perteneciente a otra red, el mensaje debe pasar por una o varias subredes formadas por enrutadores. El host emisor divide primeramente el

mensaje en paquetes, los cuales llevan un número de secuencia. Estos paquetes se envían por

la red en una rápida sucesión y en forma individual, pasando por los enrutadores que haga

falta. Llegan al host receptor y se ensamblan, respetando el orden indicado por los números de

secuencia y reconstruyendo el mensaje completo original que salió del host emisor.

Figura 5. Flujo de paquetes desde un emisor hasta un receptor, pasando por una subred.

En la Figura 5 se muestra un ejemplo de un flujo de paquetes que van desde un host

emisor hasta un host receptor. Los paquetes siguen la ruta ACE, aunque podrían haber seguido otra ruta, por ejemplo ABDE o ACDE. El concepto es que cada enrutador recibe un paquete, se

fija en él a qué destino debe ser enviado, y en función de eso decide cuál es la línea de salida

o lo que es lo mismo cuál es el siguiente enrutador al que debe enviar el paquete. Es más, no

siempre todos los paquetes que conforman el mensaje deben seguir el mismo camino (por ejemplo, debido a que en la mitad del envío por algún motivo se interrumpió la línea CE), con

lo cual es posible que el paquete 18 llegue al host de destino antes que el paquete 17, por

ejemplo. En tal caso el mismo host de destino se encarga de reconstruir el orden correcto

basándose en los números de secuencia de los paquetes.

La manera en que un enrutador toma una decisión sobre qué camino de salida usar

para cada paquete se llama algoritmo de enrutamiento y es un programa de software que

reside en el propio enrutador. Veremos esto con más detalle en otro capítulo.

Las redes inalámbricas también merecen un apartado en este capítulo. Sin dudas, el

tipo más popular es la LAN inalámbrica en la que una computadora se une a una red a través de un enlace de radio de corto alcance. La configuración más conocida para este tipo de red es

la de tipo estrella, en la que una antena ubicada en algún punto de una casa, edificio, espacio

de trabajo, etc., concentra todas las comunicaciones provenientes de las computadoras unidas

a esa red (normalmente computadoras portátiles). Para espacios más extensos se suelen usar más antenas.


La tecnología Bluetooth también pertenece a la categoría de redes inalámbricas. Entre

sus aplicaciones más comunes está la de interconectar, por ejemplo, el teclado, el mouse y la

impresora a una computadora doméstica, evitándose así el uso de cables de conexión que

normalmente quedan desprolijos. En este tipo de red la computadora cumple la función de

maestro y los periféricos son los esclavos. El maestro es quien determina qué periférico puede transmitir, con qué frecuencia de señal, durante cuánto tiempo, etc. Otro ejemplo puede ser

un teléfono celular y un auricular unido a él a través de Bluetooth.

Otro ejemplo más de red inalámbrica lo constituye la red de radio de los teléfonos

celulares. El concepto es bastante similar al de la red inalámbrica Ethernet, en el sentido de que aparatos telefónicos se comunican a una antena central que es la antena de la radiobase

más cercana a la que se está comunicando en ese momento el teléfono celular. Luego, la

llamada sigue su curso desde esa antena por otro medio físico como puede ser cobre o fibra

óptica, hasta que termina en otra radiobase cercana a la del teléfono celular de destino. Si el destino es un teléfono de la red fija, entonces la llamada pasa de la red de telefonía celular a

la red de telefonía fija. En el caso de la red inalámbrica Ethernet las distancias a cubrir son de

pocos metros y tasa de transmisión del orden de 50 Mbps. Para el caso de la red inalámbrica

celular las distancias son bastante mayores pero a tasas de transmisión mucho más bajas.

Software de redes

Para que las redes puedan funcionar como tal, no sólo se necesita del hardware

adecuado para tener la interconexión física entre varias máquinas entre sí o entre varias redes

entre sí. Es necesario que en cada máquina se ejecute el software adecuado para que se

pueda establecer la comunicación entre máquinas o entre redes. Desde el punto de vista del usuario pareciera que comunicar dos computadoras entre sí, o dos teléfonos, o un teléfono y

una PC, etc. es tan sencillo como sólo transportar las señales eléctricas correspondientes de un

lado para otro a través de un medio físico y listo. Sin embargo no es así. La comunicación es

bastante más compleja y requiere de más operaciones y de un diálogo más avanzado entre transmisor y receptor, aunque esto es transparente para el usuario y en verdad nunca

percibimos que este diálogo está presente en una comunicación.

Pensemos en una comunicación telefónica por ejemplo. Para el usuario es tan simple

como levantar el tubo, marcar un número y empezar a hablar cuando el destinatario atienda. Y la verdad es que nos parece que solamente eso es lo que está ocurriendo. Pero si lo

analizamos con más cuidado vamos a ver que además del diálogo entre la persona que llama y

la persona llamada, hay diálogo entre distintas partes o elementos de la red telefónica. Por

ejemplo, al levantar el tubo, se genera en la central telefónica el tono de invitación a marcar

que nos indica que podemos iniciar el marcado del número. A continuación marcamos el número. Ese número viaja dígito a dígito hacia la central y es analizado para saber a qué

destino alcanzar. Dependiendo del número marcado, la central puede tomar distintos caminos

de salida, según sea una llamada a un abonado a la misma central (o sea, con la misma

característica), una llamada urbana, una llamada interurbana, una llamada internacional, una llamada a un teléfono celular, etc. Si el número marcado es incorrecto la central genera un

mensaje al teléfono llamante indicando esta condición (es decir, hay un diálogo entre la central

y el teléfono llamante).

Una vez decidido el camino de salida, la central telefónica de destino debe verificar que el abonado llamado esté desocupado (diálogo entre la central de destino y el abonado

llamado). Si está desocupado genera un timbre de llamada (diálogo entre la central de destino

y el teléfono llamado) y a la vez genera un tono de regreso al abonado llamante (diálogo con

el teléfono llamante). Si el destino estuviese ocupado, la central de destino genera un tono de

ocupado que es enviado al abonado llamante (otro diálogo entre central de destino y abonado llamante).

Una vez que se establece la llamada cuando el destinatario levanta el tubo, entonces

comienza a circular el tráfico de voz entre ambos abonados, que es en definitiva el tráfico útil.

Al mismo tiempo, la central telefónica de destino va generando la información de tasación y la


envía a la central del abonado llamante (diálogo entre central de destino y central del abonado

llamante). Una vez finalizada la llamada se liberan los circuitos de comunicación.

Como se ve en este ejemplo, lo que parece tan simple para un usuario como decir

“levanto el tubo, marco y hablo” lleva consigo muchas más secuencias de comunicación entre

distintas partes de la red telefónica. En una comunicación a través de una red de datos ocurre algo similar. Cuando estamos transfiriendo un archivo de texto desde una PC a otra, no

importa si ambas PCs están en la misma red o no, durante el proceso de transferencia ocurren

diálogos adicionales entre emisor y receptor o entre distintos elementos de la red, que son

necesarios para que la transferencia neta de información (en este caso el archivo de texto) sea posible. Al igual que en el caso de la comunicación telefónica (y en realidad igual que en

cualquier comunicación), estos diálogos son transparentes para el usuario.

Estos diálogos entre máquinas se llevan a cabo por medio de diferentes rutinas de

software que se ejecutan en cada máquina. Este software está organizado en capas, y para poder comprender mejor su mecanismo de funcionamiento veamos primero una analogía.

Figura 6. Analogía del modelo de comunicación por capas.

Sitio A Sitio B

Diálogo virtual entre persona [A] y [B]

Diálogo virtual entre traductor [A] y [B]

Diálogo virtual entre secretaria [A] y [B]

Persona [A] que habla en español

opina sobre deportes

Persona [B] que habla en chino

opina sobre deportes

Traductor [A] español-inglés Traductor [B] inglés-chino

Secretaria [A] pone el texto

dentro de un sobre

Secretaria [B] saca el texto del

sobre

Emisario lleva el sobre


Dos personas que están sitios diferentes, A y B, quieren dialogar entre sí, por ejemplo

sobre deportes. Ambas personas saben de deportes, tienen conocimientos, saben de lo que

hablan, pero la limitación es que uno habla español y el otro habla chino. Es decir, no tienen

un idioma en común y por lo tanto no pueden hacerse entender uno al otro. Para sortear este

problema, la persona del sitio A, la que habla en español, le pasa sus ideas y opiniones sobre deportes a un traductor que traduce esos mensajes del español al inglés. En la Figura 6 se

representa con una flecha descendente el mensaje que el hombre del sitio A le pasa a su

traductora.

La traductora español-inglés del sitio A traduce el mensaje recibido desde arriba y se lo pasa a una secretaria que prepara adecuadamente este mensaje ya traducido al inglés dentro

de un sobre. Otra flecha vertical descendente muestra esta acción desde la traductora hacia la

secretaria. Finalmente, el sobre es entregado por la secretaria a un mensajero que lo lleva en

bicicleta hacia el sitio B.

En el destino una secretaria recibe el sobre, lo abre, retira el mensaje que está en su

interior y se lo pasa al traductor inglés-chino, situación que se representa en la Figura 6 con

una flecha ascendente desde la secretaria hacia el traductor. El traductor inglés-chino traduce

el mensaje y se lo pasa al hombre que está arriba de todo en el sitio B. Como el contenido de

este mensaje es acerca de deportes, el hombre chino que está aquí comprende perfectamente lo que dice ese mensaje, a pesar de que quien lo originó en el sitio A no habla chino pero sí

entiende sobre deportes al igual que el hombre del sitio B.

De esta manera entonces, con esta organización, se ha resuelto el impedimento

generado por la falta de un lenguaje en común entre dos personas que quieren dialogar sobre un tema que sí es común para los dos, en este caso deportes. Vemos que esta forma de

comunicación entre los sitios A y B está organizada por niveles, o capas como en realidad se lo

llama cuando se trata de redes de comunicaciones. Un nivel o capa corresponde a las personas

que quieren hablar sobre deportes, otra capa la forman los traductores, otra capa las secretarias y otra capa, la de más abajo, el mensajero que con su bicicleta lleva el mensaje a

destino.

En esta organización vemos que hay dos tipos de comunicaciones: una comunicación

real que se produce entre una capa y la capa adyacente dentro del mismo sitio, y una comunicación virtual que se establece entre dos capas iguales de los dos sitios. Por ejemplo, el

mensaje que el hombre del sitio A le pasa a su traductora es una comunicación real. Es decir,

el hombre tiene un mensaje, escrito en un papel por ejemplo, y se lo pasa efectivamente a su

traductora para que ésta lo traduzca al inglés. A la vez, hay otra comunicación real entre la

traductora y la secretaria cuando la primera le pasa el mensaje traducido a esta última. Finalmente, la secretaria le pasa el mensaje traducido guardado en un sobre al mensajero, es

decir, otra comunicación real efectiva.

Por otra parte, nótese que el hombre del sitio A y el hombre del sitio B, ambos en la

misma capa, conversan entre sí pero de manera virtual. No existe entre ellos un contacto directo. No existe un diálogo directo. Cada uno recibe del otro una opinión, un mensaje, sobre

deportes pero no de forma directa. En ningún momento el hombre del sitio A le entrega en

forma directa mensaje alguno al hombre del sitio B. Es decir que dialogan pero de manera

virtual.

Del mismo modo, la traductora del sitio A y el traductor del sitio B dialogan en forma

virtual, ya que en ningún momento ninguno de los dos le entrega al otro algún papel o texto

en forma directa. Sin embargo pueden entenderse entre sí ya que ambos saben inglés.

También hay diálogo virtual entre ambas secretarias, ya que no hay contacto directo entre

ambas pero una sabe qué es lo que hay que escribir en el sobre y la otra sabe interpretarlo. Es decir, una sabe a quién dirigir el sobre y la otra sabe interpretar de dónde viene el sobre.

En esta organización, la única comunicación real entre el sitio A y B la establece el

mensajero que lleva el sobre con su bicicleta. Es el mensajero quien lleva efectivamente el


mensaje desde un sitio al otro. Él transporta el trabajo realizado por todas las capas: lleva la

opinión del hombre de la capa superior, lleva la traducción hecha por la traductora y lleva el

papel dentro del sobre que puso la secretaria. En esta estructura, cada capa realiza un trabajo

a la capa superior. Cada capa le brinda un servicio a la capa superior. El traductor le brinda un

servicio al hombre que está arriba, el servicio de traducción. La secretaria le brinda un servicio al traductor que está arriba, el servicio de poner en un sobre el mensaje traducido. El

mensajero le brinda un servicio a la secretaria que está arriba, llevar un sobre de un lugar a

otro. Nótese que una estructura así le brinda independencia a cada capa. El hombre que

está arriba de todo no tiene ni idea de cómo se transporta el mensaje en forma real para que llegue al sitio B, no sabe ni le interesa si es caminando, en bicicleta, avión, fax o lo que sea.

Tampoco sabe de qué manera el traductor traduce el mensaje, si lo traduce al inglés o a otro

idioma, si lo escribe o lo graba en un CD. El traductor tampoco sabe cómo se envía realmente

el mensaje desde A hasta B, ni sabe si la secretaria lo puso en un sobre, en una caja o en una máquina de fax. Tampoco le interesa si el hombre de arriba habla de deportes, política, cine,

economía o cualquier otra cosa, simplemente traduce el mensaje recibido.

Al estar organizada la estructura de esta manera, es más fácil así que hacer que el

hombre que opina sobre deportes también haga la traducción, ponga el mensaje en un sobre,

y se suba a la bici para llevarlo a destino. Al estar organizado en capas podemos hacer mejoras o modificaciones en algunas de ellas sin afectar a las demás. Por ejemplo, podríamos

reemplazar la bicicleta por un automóvil para hacer llegar el mensaje más rápido y este

cambio no afecta a las demás capas de arriba. O si por ejemplo se enferma el traductor

podemos reemplazarlo transitoriamente por otro.

El diálogo virtual que se produce capa a capa entre A y B debe respetar un protocolo de

comunicación. Un protocolo es una regla establecida de antemano que indica de qué manera

se debe realizar ese diálogo, en qué orden, qué se debe responder ante una situación

determinada, etcétera. Por ejemplo, el protocolo de la capa de arriba establece que el diálogo es sobre deportes y podríamos suponer además que este protocolo dice que primero se

hablará sobre fútbol, luego sobre tenis y finalmente sobre básquet. Para que el diálogo se lleve

a cabo con éxito ambos hombres de la capa de arriba deben respetar este protocolo y no

deben, por ejemplo, cambiar el orden de la temática, ya que cuando uno haga una pregunta sobre fútbol el otro no puede responder sobre tenis o básquet. De manera similar los

traductores tienen su protocolo, las secretarias el suyo y el mensajero el suyo. Una regla para

el mensajero podría ser que en caso de que llueva y el sobre se moje, deberá volver al punto

de partida para devolverle el sobre mojado a la secretaria quien por ejemplo podría cambiarlo

por otro sobre nuevo.

En todo este ejemplo que desarrollamos la comunicación no sólo se produce desde A

hasta B sino que también desde B hasta A, si no, no habría diálogo. Por lo tanto, todas las

flechas que se muestran en la Figura 6 también van en el sentido inverso.

Una red de computadoras tiene una organización como la que acabamos de describir. Su estructura de comunicación está organizada por capas. La tarea realizada por cada capa la

efectúa un programa de software, independiente para cada capa. Cuando una máquina

transmite información a otra, el software de la capa n del emisor dialoga en forma virtual con

el software de la capa n del receptor, de acuerdo a un cierto protocolo llamado protocolo de capa n. A la vez, cada software de capa n tiene una comunicación directa con el software de la

capa de arriba y de la capa de abajo de la misma máquina. Es decir que en analogía al ejemplo

que describimos, el software de capa n le brinda un servicio al software de capa n + 1, y el

trabajo que realiza cada capa es independiente de las demás capas. La única comunicación

real se produce en la capa de más abajo, la capa física, que es la encargada de transportar los bits de información de manera real y efectiva, en forma de tensión eléctrica, corriente

eléctrica, señal luminosa si se trata de fibra óptica, campo electromagnético, o lo que sea,

dependiendo del medio utilizado. La capa física es la única que está compuesta por hardware

dentro de este modelo de capas. El resto de capas funciona por software.


La Figura 7 muestra cómo la comunicación entre dos máquinas interconectadas a través

de una red se efectúa usando del concepto de capas, donde hay una comunicación real entre

capas adyacentes y una comunicación virtual entre iguales capas del emisor y el receptor. La

transmisión real de información entre el host 1 y el host 2 se hace a través del medio físico.

Figura 7. Modelo de comunicación por capas.

El software de aplicación de cada capa reside en cada máquina que forma parte de la

red. Como se dijo antes, pareciera que la transferencia de un archivo de texto de una máquina

a otra es tan simple como decir “ahí va”, así como aparenta ser muy simple una llamada telefónica aunque vimos que hay otras comunicaciones asociadas que son transparentes para

el usuario. En la transferencia de archivos entre máquinas o en cualquier comunicación entre

dos máquinas en red también hay comunicaciones adicionales que son transparentes para el

usuario. Estas comunicaciones adicionales son llevadas a cabo por las distintas capas. Y en una

transferencia de archivo de texto desde A hasta B en donde uno supone que la comunicación es sólo desde A hacia B, en realidad hay también comunicaciones desde B hacia A que ocurren

durante ese proceso de transferencia de archivo. Esto obviamente es igual para cualquier

comunicación entre computadoras en red, lo de la transferencia de archivos es sólo un

ejemplo.

Un conjunto de capas y protocolos se conoce como arquitectura de red. La

especificación de una arquitectura de red debe contener la información suficiente para permitir

que un implementador escriba los programas de software para cada capa, y el hardware

apropiado para la capa física, de modo que se cumpla correctamente con el protocolo apropiado.

Cuando una máquina genera un mensaje que debe ser enviado a una máquina

receptora, el mensaje se origina en la capa superior de la máquina emisora y comienza a bajar

sucesivamente a las capas inferiores. Veamos como ejemplo la Figura 8. Se genera un

mensaje M en la capa 5. La capa 5 pasa este mensaje M a la capa 4. La capa 4 recibe el mensaje M que le pasó la capa 5, le pone un encabezado H4 para identificarlo y pasa este

nuevo mensaje (es decir M + H4) a la capa 3. El encabezado H4 que agregó la capa 4 es

información necesaria para que pueda brindar el servicio a la capa 5. Este encabezado H4 va a

ser utilizado además por la capa 4 de la máquina receptora para poder brindar también su servicio a la capa 5.


La capa 3 recibe M + H4 y lo considera como un solo mensaje. De hecho no conoce la

división entre H4 y M. Toma este nuevo mensaje y normalmente lo divide en partes más

pequeñas, llamadas paquetes, a fin de facilitar su transmisión. A cada uno de estos paquetes

le agrega un encabezado H3 que sirve para que la capa 3 pueda cumplir con su servicio a la

capa 4. El encabezado H3 va a ser leído por la capa 3 de la máquina receptora, también para poder brindar su servicio a la capa 4.

Figura 8. Ejemplo de flujo de información entre dos máquinas y cómo se van

agregando encabezados en cada capa.

Siguiendo con este proceso, los paquetes generados en la capa 3 y con su

correspondiente encabezado H3 son pasados a la capa 2, quien considera esto como un nuevo

mensaje (otra vez, al igual que las demás capas superiores, no hace distinción del encabezado que agregó la capa 3 sino que considera todo como un solo mensaje). La capa 2 toma cada

uno de estos paquetes y les agrega un encabezado H2 y un terminador T2 que en este caso

cumple la función de detector de errores (veremos esto con más detalle más adelante). Tanto

H2 como T2 sirven para que la capa 2 pueda brindar su servicio a la capa 3.

Finalmente, la unidad resultante formada en la capa 2 es pasada a la capa 1 que

convierte esta unidad en bits y los transporta físicamente hacia la máquina de destino. El

mensaje recibido en la máquina de destino y que llegó a través de la capa 1 en forma de bits

pasa hacia arriba capa a capa. Cada capa utiliza la información que viaja en el encabezado

correspondiente para poder hacer su trabajo (o sea, brindar un servicio a su capa superior), remueve luego ese encabezado (y también el terminador en el caso de la capa 2) y pasa el

mensaje resultante a la capa superior siguiente. Finalmente, el mensaje originado en la capa 5

emisora llega a la capa 5 receptora, ya libre de todo encabezado.

Todo esto que acabamos de describir se ejecuta muy rápidamente y es totalmente transparente para el usuario, cada vez que envía o recibe un mail, baja una página Web,

transfiere un archivo, envía un mensaje por MSN, etc., etc.

Aspectos de diseño de las capas

La razón por la que la arquitectura de red se divide en capas es porque hay muchas tareas para hacer y/o dificultades para resolver. Como en el caso del ejemplo los dos hombres


que hablaban sobre deportes, el tema de la falta de un lenguaje en común era una dificultad a

resolver, el tema del modo de envío del mensaje era otro, dónde guardar el mensaje, etc.

Cada capa se encarga de resolver diferentes problemas.

¿Qué problemas se deben resolver en una comunicación en red? Veamos algunos de

ellos. Uno de los problemas es poder identificar correctamente a la máquina de destino, ya que hay muchas máquinas conectadas a una red. Para eso entonces se requiere de algún

mecanismo de direccionamiento, es decir, algún tipo de número que identifique a la máquina

de destino de manera única y de un mecanismo de búsqueda de ese número identificatorio.

Otro problema a resolver es el del acceso al medio de comunicación. Al haber varias máquinas conectadas a la red todas tienen derecho a transmitir, aunque debe hacerse de

manera organizada para que el acceso simultáneo de varias máquinas no produzca un caos en

la comunicación.

El control de errores es otro aspecto importante a tener en cuenta, dado que los circuitos electrónicos y los medios de comunicación están afectados por el ruido y eso produce

transmisiones no confiables. Alguna o algunas de las capas se encargarán de esta tarea

utilizando por ejemplo códigos de detección o corrección de errores. Si se usa un código de

detección entonces el receptor debe encargarse de avisarle al transmisor de que un paquete

de información debe ser retransmitido.

Como vimos antes, una de las características que tiene una red de conmutación de

paquetes es que no necesariamente los paquetes llegan en el mismo orden en que fueron

transmitidos. Por lo tanto, otra de las tareas a realizar por alguna de las capas de la red es

volver a ordenar los paquetes que eventualmente llegaron desordenados al receptor.

En una red es común que la máquina transmisora sea más rápida o más lenta que la

máquina a la que le está enviando información. Eso puede ser porque ambas no tienen la

misma tecnología de hardware, un microprocesador es más rápido que el otro, o bien una de

las máquinas está ejecutando más tareas que la otra, entre otras causas. Si la máquina transmisora es más rápida que la receptora, esta última tiene que ser capaz de hacerle saber a

la primera que no le envíe información tan rápidamente pues no la puede procesar a esa

velocidad. Este mecanismo se llama control de flujo y es otra de las tareas a resolver por el

software de red.

Otro problema a resolver es cómo tratar los mensajes que son muy largos. Cuando un

mensaje es muy largo, si debe ser retransmitido por alguna razón (por ejemplo porque se

produjo un error en la transmisión), va a requerir que se reenvíe todo el mensaje completo

otra vez, lo que implica invertir mucho tiempo además de tener una alta probabilidad de que

de nuevo el mensaje llegue mal. Si en cambio el mensaje se divide en paquetes más pequeños, es más probable que cada paquete llegue sin errores, y en caso de que sí los haya,

sólo habrá que retransmitir un paquete pequeño en lugar de tener que retransmitir todo el

mensaje completo.

Cuando el tráfico se cursa a través de una red WAN, hay ciertos dispositivos pertenecientes a esa red que tienen que tomar la decisión de enviar el tráfico por una u otra

línea, dependiendo del destino final del mensaje. Una de las capas de la red se encargará de

resolver este problema.

En estos párrafos hemos mencionado solamente algunas de las tareas que tienen que realizar las diferentes capas de la red a través de programas de software que como se dijo son

independientes entre sí y en donde cada capa le brinda un servicio a la capa superior.

Servicios orientados a la conexión y no orientados a la conexión

Dos tipos de servicio o formas de transmisión de datos puede haber en una red. Uno es

el servicio orientado a la conexión. Este tipo de comunicación se asemeja a una comunicación


telefónica. En una comunicación telefónica primero se establece un camino de comunicación

entre el origen y el destino (en el que pueden intervenir diversos medios físicos de transmisión

y diversos circuitos de conmutación) y luego se efectúa la comunicación en sí entre las dos

personas. El camino físico establecido permanecerá fijo y será el mismo durante toda la

llamada. Una vez terminada la llamada se libera el circuito y parte del mismo queda disponible para que lo pueda usar otro abonado.

En una red con servicio orientado a la conexión primero se establece un camino de

comunicación entre el origen y el destino y luego se transmiten los paquetes, los cuales

seguirán todos el mismo camino establecido y llegarán todos en el mismo orden en que fueron transmitidos, excepto en algunos casos en que se requiera alguna retransmisión de algún

paquete en cuyo caso podría alterarse el orden de llegada y será tarea del software de red de

la máquina receptora ubicar correctamente ese paquete en el orden que corresponde. El

camino establecido permanece fijo hasta que termina la transmisión del mensaje, luego de lo cual se libera. Al igual que en el caso de la red telefónica, el camino establecido puede

involucrar distintos medios físicos e involucra a varios nodos de conmutación (enrutadores)

que forman parte de una subred.

En una red con servicio no orientado a la conexión cada paquete emitido por la máquina

de origen se encamina a través de la red de manera independiente y se hace sin establecer previamente un camino que quede fijo durante toda la transmisión del mensaje. Esto significa

que no necesariamente todos los paquetes del mensaje van a seguir el mismo camino de

comunicación hacia el destino, con lo cual es bastante probable que se altere el orden de

llegada de los paquetes y el software de red de la máquina de destino deba hacer el reordenamiento correspondiente. La razón por la que un paquete pueda seguir un camino

diferente a otro paquete del mismo mensaje es porque cada enrutador toma decisiones de

ruteo en función del estado de las líneas de salida. Si una línea pasa a estar muy sobrecargada

de tráfico, por ejemplo, o ha sufrido un corte, el enrutador toma la decisión de enviar los paquetes por otra línea de salida, diferente a la que estaba usando hasta ese momento para

esa comunicación.

Las redes orientadas a la conexión permiten transmitir la información de manera más

rápida ya que una vez establecido el camino de comunicación éste se mantiene fijo durante toda la transmisión del mensaje, utilizándose todo el recurso de comunicación disponible. Si se

llegara a “caer” alguna ruta, hay que reestablecer completamente una nueva ruta. En las redes

no orientadas a la conexión los recursos de comunicación son compartidos y a medida que

ingresan más usuarios a la red el tráfico se hace más “pesado” para todos. Por otra parte, si

alguna línea de comunicación se interrumpe, el enrutador automáticamente cambia a otra línea.

Una red se diseña con alguna de las dos tecnologías mencionadas y es una

característica propia de esa red en particular. Es decir, no es que se pueda cambiar de una

tecnología a otra con apenas pocos cambios.

Los dos servicios mencionados se pueden clasificar además según su calidad de

servicio. Algunos servicios son confiables, en el sentido de que nunca pierden datos. Por

ejemplo, para la transmisión de un archivo de texto, se debe utilizar un servicio confiable ya

que no es admisible que se pierdan partes del texto o lleguen a destino con errores. Para eso, un servicio confiable requiere que el receptor confirme la recepción de cada paquete o de cada

mensaje para que el transmisor sepa si es necesario o no hacer una retransmisión del mismo.

Indudablemente este mecanismo introduce retardos y sobrecargas a la red pero es necesario

para este tipo de servicios.

En oposición al caso mencionado antes existe el servicio no confiable. Se utiliza en aquellos casos en los que el retardo introducido por las confirmaciones de recepción son

perjudiciales para la calidad del servicio. Por ejemplo, para la transmisión de audio o video en

tiempo real a través de la red el uso de confirmaciones de recepción haría que los paquetes se

demoren en llegar afectando a la calidad de la voz o del video. En este caso es preferible dejar


que se pierda algún paquete de vez en cuando, sin usar confirmaciones de recepción, lo que

significaría apenas una disminución casi imperceptible en la calidad de ese servicio (por

ejemplo, pequeños pixelados en una imagen). Obviamente, si el número de paquetes perdidos

es muy alto entonces la calidad de servicio se verá fuertemente afectada. La solución hay que

buscarla en las causas que originan tal cantidad elevada de paquetes perdidos pero no introduciendo mensajes de confirmación.

Modelo de referencia OSI

Hemos explicado que el software de redes está organizado en capas, brindando cada

capa un servicio a su capa superior. Y hemos mencionado también cuáles son algunos de los problemas que tienen que resolver estas capas o estos programas de software. Ahora bien,

¿cuántas capas tiene que tener una red? ¿Con cuántas capas diseñamos nuestra red?

Se puede obtener, de manera intuitiva, una respuesta a la pregunta anterior. En

principio podríamos decir que, si se diseña la red con pocas capas, cada una de ellas tiene que realizar muchas tareas y se pierde flexibilidad. Si se diseña la red con muchas capas, el diseño

es muy engorroso y termina siendo complejo. Por lo que hay que buscar una solución de

equilibrio.

La International Standard Organization (ISO) se preocupó por estudiar este tema y

describió un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos, al que llamó modelo OSI (Open System Interconection), Interconexión de Sistemas Abiertos. Este modelo

desarrollado por la ISO tiene 7 capas y se describe cuál es la tarea que debe realizar cada

capa. Es importante aclarar que en este modelo la ISO no explica cómo se debe hacer

cada una de estas tareas. Simplemente explica qué es lo que hace cada capa. Es responsabilidad del diseñador de la red o del fabricante de software de redes escribir el

protocolo correspondiente a una determinada capa o a varias capas. De esta manera entonces

existen diversos protocolos de capa 1, diversos protocolos de capa 2, etc., dependiendo del

hardware utilizado, tipo de información transmitida, calidad de servicio, etc., etc.

Este modelo de 7 capas desarrollado por la ISO es solamente una referencia y una

determinada red no necesariamente debe tener estas 7 capas para funcionar. De hecho vamos

a ver luego que hay dispositivos que funcionan con dos o tres capas solamente.

En la Figura 9 se muestra el modelo de referencia de 7 capas desarrollado por la ISO, con el nombre dado a cada capa y con una serie de flechas que muestran cómo una capa

interactúa con otra. Hay dos hosts o máquinas, A y B, que se comunican entre sí a través de

una subred o red WAN. En esta subred hay dos enrutadores que son los que cursan el tráfico a

través de esta subred. Es decir que para que un mensaje vaya desde el host A hasta el Host B

debe pasar por los enrutadores de la subred. Las flechas continuas verticales muestran la comunicación, real, entre capas adyacentes, sea de los hosts o de los enrutadores. Las flechas

punteadas horizontales muestran la comunicación, virtual, entre dos máquinas. El mensaje

originado en la máquina A parte desde la capa 7, llega hasta la capa 1, viaja por la subred,

entra por la capa 1 de la máquina B y finalmente sube hasta la capa 7 de la máquina B. Nótese por un lado que los enrutadores solamente tienen tres capas y eso es suficiente para que

puedan funcionar. Por otra parte obsérvese también que las capas 1, 2 y 3 de cualquiera de

los dispositivos representados en el esquema de la Figura 9 se comunican de manera virtual

con las respectivas capas 1, 2 y 3 del dispositivo siguiente adyacente. Es decir, por ejemplo, las capas 1, 2 y 3 del host A no se comunican con las capas 1, 2 y 3 de la máquina de destino

sino que lo hacen con las capas 1, 2 y 3 del primer enrutador de la subred. La comunicación

directa (virtual) entre A y B se da a partir de la capa 4 hacia arriba. En los enrutadores

también existe una comunicación real vertical entre sus capas adyacentes, como en cualquier

dispositivo conectado a una red.

Veamos a continuación con un poco más de detalle cuáles son las tareas específicas que

realiza cada capa, según el modelo de referencia OSI.


Capa física

Esta es la capa que lleva a cabo la transmisión física, real, verdadera de la información,

hasta la capa física del siguiente dispositivo. Es decir, es la que transmite bits en forma de

tensión eléctrica, corriente eléctrica, señal luminosa o cualquier otra forma que permita su

propagación a través de algún cierto medio. Es la única capa de todas las que tenga una red en particular que está compuesta por hardware y no por software. Lo que un protocolo de capa

física debe especificar, entre otras cosas, es, nivel de tensión o de corriente, medio de

propagación (por ejemplo, aire, cobre, fibra óptica), tasa de transmisión, tipos de conectores,

longitud máxima admisible del cable de transmisión/recepción.

Figura 9. Modelo de referencia OSI.

Capa de enlace de datos

Entre las tareas de la capa de enlace de datos está la de lograr que la información

llegue a la capa de red (o sea, la capa a la que le brinda servicio) sin errores. Para eso utiliza

algún código de detección o corrección de errores.

La información generada por la capa 2 está en forma de tramas y también es tarea de esta capa enviar una confirmación de recepción a la capa 2 del emisor. Esto también está

asociado con la tarea del párrafo anterior, es decir, si hubo un error quizás deba enviar al

emisor un mensaje de aviso de esta anomalía.

El control de flujo es otra tarea común de esta capa, es decir, avisarle de alguna manera a la capa 2 del emisor que no transmita tan rápido para que se sature el receptor. Y

otra tarea no menos importante es la de control de acceso al medio, o sea, la de ejecutar una

regla que permita acceder a todas las máquinas conectadas a esa red de manera organizada,


de modo que todas esa máquinas puedan compartir el medio de comunicación en común que

tienen en esa red, teniendo en cuenta que todas tienen el mismo derecho a transmitir.

Capa de red

Esta capa, entre otras cosas, controla las operaciones de subred. Su tarea está

vinculada a cómo se encaminan los paquetes en una subred y en cómo toman decisiones de ruteo los enrutadores. Una de las herramientas que utiliza es una dirección que indica la red de

destino del paquete. La popular dirección IP que todos conocemos o al menos hemos

escuchado nombrar pertenece a un protocolo específico de esta capa (precisamente, el

protocolo IP o Internet Protocol).

La prioridad en el tratamiento del paquete es otra tarea típica de esta capa.

Capa de transporte

La tarea principal de esta capa está relacionada con el tipo de servicio que brinda.

Como vimos, los servicios pueden ser confiables o no confiables. Además, la capa de transporte, al tener un diálogo directo (virtual) con la capa de transporte de la máquina de

destino, se independiza de los enrutadores que cursan tráfico por la subred. Por lo tanto, ante

alguna falla momentánea en alguno de los enrutadores la capa de transporte es capaz de

mejorar la calidad de servicio brindada por la capa de red.

Capa de sesión

Esta capa hace que dos usuarios de máquinas diferentes establezcan sesiones entre

ellos. Las sesiones ofrecen varios servicios como por ejemplo control de diálogo (para

establecer a quién le toca transmitir) o sincronización, para saber desde qué punto continuar

una comunicación que se ha caído.

Capa de presentación

Se encarga de la sintaxis y de la semántica de la información transmitida. Esto es

necesario para que dos computadoras con diferente representación de los datos se puedan

entender entre sí.

Capa de aplicación

Es la capa de interfaz con el usuario. En esta capa se ejecuta la aplicación que está

usando el usuario. Por ejemplo, HTTP (protocolo de hipertexto) es el protocolo que se utiliza

para la transmisión de páginas web. FTP es otro protocolo, que se utiliza para la transferencia de archivos. SMTP es otro, que se usa para la transmisión de mensajes de correo electrónico.

Modelo de referencia TCP/IP

ARPANET fue una red de investigación desarrollada por el Departamento de Defensa de

Estados Unidos. Con el tiempo, esta red conectó a cientos de universidades y organismos

gubernamentales mediante líneas telefónicas alquiladas. Más tarde, cuando se agregaron redes satelitales y de radio, los protocolos de comunicación que se venían usando no se adaptaron a

estas nuevas redes por lo que se requería de una nueva arquitectura de referencia. Esta nueva

arquitectura condujo a un nuevo modelo llamado modelo de referencia TCP/IP, nombre que

toma de los dos principales protocolos: Transport Control Protocol (Protocolo de Control de Transporte) e Internet Protocol (Protocolo Internet). La red ARPANET fue el origen de lo que

hoy es la red Internet.

La red ARPANET se desarrolló durante la época de la guerra fría entre EE.UU y la URSS.

Existía el temor de que ante una eventual guerra las redes de comunicaciones quedaran destruidas. Por eso, la idea sobre ARPANET era que en caso de destrucción de algunos hosts,


enrutadores o líneas de comunicación, la red pudiera sobrevivir de manera automática

cambiando a rutas de comunicación alternativas sin que se pierda la comunicación existente.

Es decir, se pretendía que mientras las máquinas de origen y destino estuvieran funcionando,

la comunicación no se pierda, aún en el caso de que algunas partes de la subred hayan

quedado fuera de servicio. Por otra parte, también se pretendía que la arquitectura de la red sea flexible, en el sentido de que pudiese transportar distinto tipo de información y en

diferentes formatos (mensajes, texto, comunicación en tiempo real, etc.)

Estos requerimientos condujeron al desarrollo de una red de conmutación de paquetes

basada en una capa de interred no orientada a la conexión. Esta capa, llamada capa de interred, es la pieza clave de esta arquitectura. La tarea de esta capa es permitir que los hosts

inyecten paquetes dentro de cualquier red y que éstos viajen a su destino de manera

independiente. Incluso pueden llegar en un orden diferente al que fueron transmitidos en cuyo

caso las capas superiores deberán ordenarlos.

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