Modelo OSI, TCP/IP y Protocolos de Red: Funcionamiento y Aplicaciones

Modelo OSI y TCP/IP: Arquitectura de Redes

Las redes informáticas se estructuran en capas para facilitar su diseño y funcionamiento. Dos modelos fundamentales son el Modelo OSI y el Modelo TCP/IP.

Modelo OSI

El Modelo OSI (Open Systems Interconnection) divide la comunicación en 7 capas, cada una con funciones específicas:

• 1. Capa Física: Se encarga de la transmisión de datos a través de medios físicos (cables, ondas, etc.).
• 2. Capa de Enlace de Datos: Asegura la transferencia fiable de datos entre dos nodos directamente conectados, corrigiendo errores de la capa física.
• 3. Capa de Red: Gestiona el direccionamiento lógico (direcciones IP) y el enrutamiento de paquetes entre redes.
• 4. Capa de Transporte: Proporciona una entrega de datos fiable y ordenada (TCP) o rápida y sin garantías (UDP).
• 5. Capa de Sesión: Administra el inicio, la finalización y la sincronización de las comunicaciones entre aplicaciones.
• 6. Capa de Presentación: Se encarga de la representación de los datos, asegurando que sean interpretados correctamente por las aplicaciones (cifrado, compresión, etc.).
• 7. Capa de Aplicación: Ofrece servicios de red a las aplicaciones finales (correo electrónico, transferencia de archivos, navegación web, etc.).

Modelo TCP/IP

El Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es el modelo más utilizado en la práctica y consta de 4 capas:

• 1. Capa de Acceso a la Red: Controla la transmisión física de datos y abarca las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.
• 2. Capa de Internet: Gestiona el direccionamiento IP, el enrutamiento y la fragmentación de paquetes.
• 3. Capa de Transporte: Proporciona los protocolos TCP (orientado a la conexión y fiable) y UDP (no orientado a la conexión y sin garantías).
• 4. Capa de Aplicación: Incluye los protocolos de alto nivel que utilizan las aplicaciones (HTTP, FTP, SMTP, SSH, DNS, etc.).

Protocolos de Red Clave

A continuación, se describen algunos de los protocolos de red más importantes:

TCP (Transmission Control Protocol)

Es un protocolo orientado a la conexión que garantiza la entrega ordenada y fiable de los datos. Utiliza un proceso de establecimiento de conexión llamado Three-way Handshake (SYN, SYN-ACK, ACK). Se utiliza en aplicaciones como HTTP, FTP, SMTP y SSH.

UDP (User Datagram Protocol)

Es un protocolo no orientado a la conexión, más rápido que TCP, pero sin garantía de entrega ni orden de los datos. Se utiliza en aplicaciones donde la velocidad es crítica, como streaming de vídeo, juegos en línea y DNS.

ICMP (Internet Control Message Protocol)

Se utiliza para enviar mensajes de error y diagnóstico en la red. Herramientas como Ping (verifica la conectividad) y Traceroute (muestra la ruta de los paquetes) utilizan ICMP.

BGP (Border Gateway Protocol)

Es el protocolo de enrutamiento principal utilizado en Internet. Permite el intercambio de información de enrutamiento entre sistemas autónomos (redes independientes), seleccionando la mejor ruta para los paquetes.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Asigna automáticamente direcciones IP y otros parámetros de configuración de red a los dispositivos. El proceso DHCP consta de cuatro fases: Discover, Offer, Request y ACK. Simplifica la administración de redes, especialmente en entornos grandes.

SNMP (Simple Network Management Protocol)

Permite monitorizar y administrar dispositivos de red (routers, switches, servidores, etc.). Utiliza Agentes (software en los dispositivos), un Manager (estación de administración) y una MIB (Management Information Base, una base de datos con información del dispositivo).

SSH (Secure Shell)

Proporciona un acceso remoto seguro a servidores y otros dispositivos a través de un canal cifrado. Utiliza autenticación mediante claves públicas y privadas, y permite la creación de túneles SSH para proteger otras conexiones. Es el sustituto seguro de Telnet y FTP para la administración remota.

HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol / Secure)

Son los protocolos utilizados para la transferencia de páginas web. HTTPS utiliza SSL/TLS para cifrar la comunicación, proporcionando una capa de seguridad adicional. Los métodos HTTP más comunes son: GET, POST, PUT, DELETE.

DNS (Domain Name System)

Traduce nombres de dominio (por ejemplo, www.google.com) a direcciones IP, facilitando la navegación web. Utiliza diferentes tipos de registros, como A (dirección IPv4), AAAA (dirección IPv6), MX (servidor de correo) y CNAME (alias de dominio).