Jerarquía de protocolos

UCLV 1
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
Jerarquía de Protocolos
Una jerarquía de protocolos es una combinación de protocolos. Cada nivel de la jerarquía,
especifica un protocolo diferente para la gestión de una función o de un subsistema del
proceso de comunicación. Cada nivel tiene su propio conjunto de reglas.
Para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes se organizan en forma de capas o
niveles, cada una construida sobre la inferior. El número de capas, el nombre, el contenido y
la función de cada una, difieren de red en red, sin embargo, en todas las redes el propósito
de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que
ocuparse en detalle de la implementación real de los servicios.
La capa n de una máquina, lleva a cabo una “conversación” con la capa n de la otra. Las
reglas y convenciones que se siguen en esta “conversación” se conocen colectivamente
como: protocolo de la capa n. Básicamente, un protocolo es un acuerdo entre las partes que
se comunican, sobre cómo se procede esta comunicación. Si se viola el protocolo, la
comunicación será imposible.
Host 1
Capa 5
Protocolo de la capa 5
Capa 5
Interfaz de la capa 4/5
Capa 4
Protocolo de la capa 4
Capa 4
Interfaz de la capa 3/4
Capa 3
Protocolo de la capa 3
Capa 3
Interfaz de la capa 2/3
Capa 2
Protocolo de la capa 2
Capa 2
Interfaz de la capa 1/2
Capa 1
Protocolo de la capa 1
Medio Físico
Capas, protocolos e interfaces
Capa 1
UCLV 2
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
Figura 1
En la Figura 1 se ilustra una red de 5 capas. Las entidades que comparten las capas
correspondientes en las diferentes máquinas se denominan pares. En otras palabras, son los
pares los que se comunican utilizando el protocolo.
Verdaderamente, los datos, no se transfieren directamente de la capa n de una máquina, a la
capa n de la otra estación de trabajo, en realidad, cada capa pasa datos e información de
control a la capa que está inmediatamente debajo de ella, hasta llegar a la capa más baja.
Bajo la capa 1 está el medio físico a través del cual ocurre la comunicación real. En la Figura
1 se muestra en líneas discontinuas la comunicación virtual y en líneas continuas la
comunicación real.
Entre cada par de capas adyacentes hay una interfaz, ésta define cuales operaciones y
servicios primitivos ofrece la capa inferior a la superior. Cuando los diseñadores de una red
definen cuantas capas incluir en una red y su función, una de las consideraciones más
importantes es definir interfaces claras entre las capas. Esto requiere a su vez, que cada
capa ejecute una colección específica de funciones bien conocidas.
Un conjunto de capas y protocolos recibe el nombre de arquitectura de red y la lista de
protocolos empleados por cierto sistema, con un protocolo por capa, se llama pila de
protocolos.
Cada protocolo es independiente por completo de los otros.
Mientras las interfaces no cambien, los traductores pueden cambiar a voluntad el idioma,
siempre que ambos lo acuerden y que nada cambie su interfaz. Cada proceso puede añadir
algo de información dirigida únicamente a su par. Esta información no se pasa a la capa de
arriba.
Un ejemplo más técnico, es el modo de facilitar la comunicación a la capa superior, de la red
de 5 capas de la Figura 2 (que se muestra más adelante), si se produce un mensaje M por
un proceso de aplicación que se ejecuta en la capa 5, se entregará a la capa 4 para su
transmisión. La capa 4 coloca un encabezado al principio del mensaje para identificarlo y
pasa el resultado a la capa 3. El encabezado incluye información de control con números de
secuencia, para que la capa 4 en la máquina destino, pueda entregar los mensajes en el
orden correcto si las capas inferiores no mantienen la secuencia. En algunas capas, los
encabezados contienen también tamaños, horas y otros campos de control.
En muchas redes, no hay límite al tamaño de los mensajes que se transmiten en el protocolo
de la capa 4, pero casi siempre existe un límite impuesto por el protocolo de la capa inferior,
en este caso, la 3. En consecuencia, la capa 3 debe dividir los mensajes que le llegan en
UCLV 3
Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras
unidades más pequeñas llamadas paquetes, anexando un encabezado de la capa 3 a cada
paquete, por ello, en este ejemplo, M se divide en la capa 3 en dos partes o paquetes: M1 y
M2.
La capa 3 pasa los paquetes a la capa 2, aquí se añadirán no solo los encabezados
correspondientes a la capa, sino también un apéndice y se entrega la unidad resultante a la
capa 1, es decir, a la capa de transporte para su transmisión física. En la máquina receptora,
el mensaje se mueve hacia arriba, de capa en capa, perdiendo los encabezados conforme
avanza, ninguno de los encabezados para capas inferiores a la n, pasa a la capa n.
Lo fundamental de todo esto, es recordar la relación entre la comunicación virtual y real y la
diferencia entre protocolos e interfaces, por ejemplo, los procesos pares de la capa 4,
“piensan” que su comunicación es horizontal empleando el protocolo de la capa 4. Cada uno
tiene probablemente un protocolo llamado algo así como EnvíaAlOtroLado y
TomaDelOtroLado, aunque la comunicación real entre estos protocolos, está muy lejos de
ser horizontal: realmente es vertical entre las capas inferiores, hasta llegar a la capa de
transporte: la única con comunicación horizontal.