Funciones de la capa de red

Funciones de la capa de red
Autor: Moreno Madrona, Natividad (Ingeniera Técnica en Informática de Gestión e Ingeniera Técnica en Informática de Sistemas,
Profesor de Enseñanza Secundaria).
Público: Ingeniería en Informática. Materia: Redes de área Local. Idioma: Español.
Título: Funciones de la capa de red.
Resumen
En el modelo de referencia OSI, se establecía una arquitectura de redes de ordenadores formada por siete capas o niveles: física,
enlace, red, transporte, sesión, presentación y aplicación. La capa de red se ocupa de controlar el funcionamiento de la subred.
Una consideración clave de su diseño es considerar cómo se encaminan los paquetes de la fuente a su destino. Estas rutas se
pueden basar en tablas estáticas o dinámicas. Por otro lado, si en la subred se encuentran presentes demasiados paquetes a la vez,
formarán cuellos de botella.El control de tal congestión pertenece también a la capa de red.
Palabras clave: capa red, osi, arquitectura redes.
Title: nctions of the network layer.
Abstract
physical, link, network, transport, session, presentation and application: In the OSI reference model, an architecture of computer
networks made up of seven layers or levels is established. The network layer is concerned with controlling the operation of the
subnetwork. A key design consideration is to consider how the source packages are routed to their destination. These routes can
be based on static or dynamic tables. On the other hand, if too many packets in subnet both are present, they form necks botella.El
such congestion control also belongs to the network layer.
Keywords: network layer, osi, networking architecture.
Recibido 2016-03-17; Aceptado 2016-03-18; Publicado 2016-04-25;
Código PD: 070034
1. INTRODUCCIÓN
En el modelo de referencia OSI, se establecía una arquitectura de redes de ordenadores formada por siete capas o
niveles: física, enlace, red, transporte, sesión, presentación y aplicación. Este modelo no ha sido utilizado ampliamente
para desarrollar redes de ordenadores, ya que se ha impuesto el estándar de facto conocido como modelo de referencia
TCP/IP, el cual, presenta cuatro capas: host a red, interred, transporte y aplicación.
La capa de red se ocupa de controlar el funcionamiento de la subred. Una consideración clave de su diseño es
considerar cómo se encaminan los paquetes de la fuente a su destino. Estas rutas se pueden basar en tablas estáticas o
dinámicas. Por otro lado, si en la subred se encuentran presentes demasiados paquetes a la vez, formarán cuellos de
botella. El control de tal congestión pertenece también a la capa de red. Por último, cuando un paquete debe viajar de una
red a otra para alcanza su destino, pueden surgir muchos problemas. El tipo de direcciones usado por ambas redes puede
ser diferente; los protocolos pueden diferir.
La función básica de la capa de transporte es aceptar los datos de las capas superiores, dividirlos en unidades más
pequeñas si es necesario, pasarlos a la capa de red, y asegurar que todos los pedazos lleguen correctamente a su destino.
2. ENCAMINAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
La función principal de la capa de red es enrutar paquetes de la máquina de origen a la de destino. Generalmente,
existen varias rutas alternativas posibles, y por ello, se requiere el uso de un procedimiento de encaminamiento que
seleccione la ruta más corta, rápida y con la mínima utilización de recursos:
Algoritmos no adaptativos
La decisión de la ruta a usar se calcula por adelantado, y se carga en los enrutadores al iniciar la red. Ejemplos de
algoritmos no adaptativos son:
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
Enrutamiento por la trayectoria más corta:
La idea es crear un grafo de red, en el que cada nodo representa un enrutador y cada arco del grafo una línea de
comunicación. Para escoger la ruta entre dos enrutadores, el algoritmo encontrará en el grafo la ruta más corta
entre ellos.

Inundación:
Cada paquete de entrada se envía por cada una de las líneas de salida, excepto por la que llegó. Genera grandes
cantidades de paquetes duplicados, de manera que para evitarlo se puede añadir un contador de saltos en la
cabecera de cada paquete que disminuye en cada router, descartándose el paquete al llegar a cero el contador.
Algoritmos adaptativos
Los algoritmos adaptativos cambian sus decisiones de enrutamiento de forma dinámica para reflejar los cambios de
topología y de tráfico. Ejemplos de algoritmos adaptativos son:

Enrutamiento por vector distancia:
Cada enrutador mantiene una tabla de encaminamiento que da la mejor distancia conocida a cada destino y la
línea a usar para llegar ahí. Estas tablas se actualizan intercambiando información con los vecinos. Este algoritmo
fue el utilizado por ARPANET hasta 1970.

Enrutamiento por estado de enlace:
El concepto en que se basa es muy sencillo y puede resumirse en:
o
Descubrir a sus vecinos y conocer sus direcciones de red.
o
Medir el retardo o costo para cada uno de sus vecinos.
o
Construir un paquete que indique todo lo que acaba de aprender.
o
Enviar este paquete a todos los demás enrutadores.
o
Calcular la trayectoria más corta a todos los demás enrutadores.
El enrutamiento por estado enlace sustituyó al enrutamiento por vector distancia. El protocolo OSPF, que se emplea
cada vez con mayor frecuencia en Internet, usa un algoritmo de estado de enlace.
3. CONTROL DE LA CONGESTIÓN
La congestión es el fenómeno que se produce cuando se concentra gran cantidad de tráfico (paquetes) en una zona
determinada de la red, y puede afectar a uno o varios nodos.
Control estático de la congestión
Al hacer la conexión un equipo negocia con la red y si se aceptan los valores se establece la conexión. Para controlar
que se cumple lo acordado es necesario controlar o monitorizar el flujo acordado para lo cual existen políticas de tráfico.
Control dinámico de la congestión
Esta técnica se basa en la realimentación. Este enfoque tiene tres partes: supervisar el sistema para detectar cuándo y
dónde ocurren congestionamientos; pasar esta información a lugares en los que puedan llevarse a cabo acciones
(ejemplo, rechazar paquetes o impedir a los nodos vecino enviar mas paquetes); y ajustar la operación del sistema para
corregir el problema.
4. INTERCONEXIÓN DE REDES
Otra de las funciones a realizar por la capa de red consiste en la adaptación que debe realizarse cuando las máquinas
origen y destino se encuentran en distintas redes y utilizan protocolos diferentes.
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El dispositivo que se utiliza para interconectar redes es el encaminador (router). Dado que el encaminador funciona en
el nivel de red (e inferiores), los protocolos de comunicación de ambos lados del encaminador deben ser iguales y deben
ser compatibles con los niveles superiores al de red. Los niveles inferiores pueden diferir sin afectar al encaminamiento.
Circuitos virtuales concatenados
Se establece una conexión con un host de una red distante. La subred ve que el destino es remoto y construye un
circuito virtual al enrutador más cercano a la red de destino; luego construye un circuito virtual de ese enrutador a una
pasarela externa. Esta pasarela registra la existencia de un circuito virtual en sus tablas y procede a construir otro circuito
virtual a un enrutador de la siguiente subred. Este proceso continúa hasta llegar al host de destino.
Cada pasarela sustituye los paquetes de entrada, haciendo las conversiones de formatos de paquete y los números de
circuito virtual según sea necesario. Obviamente, todos los paquetes de datos deben atravesar la misma secuencia de
pasarelas y, por tanto, llegar en orden.
Fragmentación
Cada red impone un tamaño máximo a sus paquetes. Surge un problema cuando un paquete grande quiere viajar a
través de una red cuyo tamaño máximo de paquete es demasiado pequeño. Básicamente, la única solución al problema es
permitir que las pasarelas dividan los paquetes en fragmentos, enviando cada paquete como paquete individual.
Existen dos estrategias para recombinar los fragmentos y recuperar el paquete original. La primera consiste en dirigir
los fragmentos hacia la pasarela de salida y en ella recombinarlos, de manera que la fragmentación es transparente a las
redes subsiguientes. La otra estrategia consiste en no recombinar los fragmentos, de forma que será en host destino el
encargado de recombinarlos.
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Bibliografía
 Zacker Craig. Redes. Manual de Referencia. Mc Graw Hill.
 Groth, David; Skandier, Toby (2005). Guía del estudio de redes, (4ª edición). Sybex, Inc. ISBN 0-7821-4406-3.
 Simon Haykin. Introduction to Signals and Systems (en inglés). Wiley.
 William Stallings. Local Networks, An Introduction (en inglés). MacMillan.
 William Stallings. Data and Computer Communications (en inglés). MacMillan.
 William Stallings. Local and Metropolitan Area Networks (en inglés). MacMillan.
 William Stallings, Richard van Slyke; Prentice Hall. Bussiness Data Communications.
 Tanenbaum, Andrew S. (2003). Redes de computadoras (Google Books) (4ª edición). Pearson Educación.
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