Arquitectura de capas.
Definiciones.
Sistemas Abiertos: entendemos como sistema abierto aquel preparado para comunicarse con cualquier otro sistema abierto mediante estandares que gobiernen el formato, contenido y significado de los mensajes enviados y recibidos. En nuestro campo entenderemos como protocolo la especificación de los requisitos que ambos interlocutores deben cumplir para llevar a cabo la comunicación.
Diferenciaremos dos tipos de protocolos:
Orientados a
conexión: son aquellos que para comunicar dos interlocutores, previamente
establecen una línea de comunicación dedicada a esa conexión. Y al terminar la comunicación
se elimina
Protocolo sin
conexión: estos, incluyen en la cabecera del mensaje información suficiente
sobre su dirección de destino, esta información es analizada por cada estación
a la que llega el mensaje y esta decide por donde debe enviarlo. Este protocolo
no necesita por tanto una línea dedicada expresamente a estos dos
interlocutores. Un ejemplo de comunicación de este tipo es el sistema clásico
de correo, en el que cada carta lleva una dirección y en la central de correo
se decide si debe llevarla el talgo, el rápido o el
tío de
En los sistemas distribuidos toda la comunicación se basa en la transferencia de mensajes.
Para que un mensaje llegue desde una aplicación a otra es necesario establecer multitud de acuerdos entre ambas partes a
muchos niveles. Desde el formato que van a tener los datos en el fichero, hasta el voltaje que codifica el cero o el uno en el medio físico pasando por multitud de problemática intermedia.
Para diferenciar la problemática asociada en diversos niveles bien aislados y diferenciados, la ISO genero un modelo da capas denominado OSI, diseñado para permitir la comunicación entre Sistemas Abiertos. Este modelo divide la problemática
asociada a la comunicación entre dos sistemas abiertos en siete capas.
Cuando un mensaje parte desde el proceso A hasta el proceso B. Primero baja por todas las capas hasta el nivel físico. Cada capa que pasa añade una cabecera al mensaje (según puede verse en la figura) donde incluye la información referente a
la problemática asociada a la capa en cuestión. Una vez sobre el soporte físico el mensaje viaja hasta llegar a la maquina destino (pudiendo ser procesado y reenviado por multitud de máquinas intermedias), y una vez en la máquina destino, comienza a subir desde la capa física hacia las superiores. El procesamiento al nivel de cada capa, desnuda al mensaje se la cabecera correspondiente a ese nivel y soluciona por tanto la problemática asociada al mismo. Si los protocolos de todas las capas han funcionado adecuadamente el mensaje es legible por el proceso B.
Vamos a describir de forma muy resumida la problemática asociada a cada capa.
Capa 1. Física.
Aborda la problemática referente a la comunicación física.
Su objetivo es conseguir que la conexión física sea posible y que los bits que salen del emisor llegue al receptor correctamente. Para ello define aspectos como la forma física u configuración de pines del conector, niveles de señal, temporización y sincronización de bits, ancho de banda utilizado, tipo de modulación, etc... puesto que el protocolo esta implícito en la configuración física de la conexión, no incluye cabeceras.
Existen multitud de estandares definidos a este nivel, las RS232, estandares para red Ethernet, modems, para fibra óptica, para comunicaciones radio, o satélite, etc...
Capa 2. De enlace de datos.
Esta capa esta para cubrir los posibles errores de
transmisión que aparezcan en la capa física, debidos a ruidos, cortes o
problemas de temporización en
Mecanismos usuales para abordar esta problemática son los códigos de paridad o de redundancia cíclica (CRC) y protocolos como el de parada y espera, el de ventana deslizante, los protocolos CSMA (persitente o no, y con o sin detección de colisión) o cualquiera de los protocolos de acceso al medio.
Capa 3. De Red.
Hasta aquí nos hemos dedicado a conectar una máquina con su vecia, pero no hemos entrado en la problemática de conectar máquinas con estaciones intermedias. Esta problemática es la asociada al nivel de red.
Los tres problemas fundamentales que se abordan a este nivel son:
El encaminamiento. Para decidir que ruta será mas adecuada en cada caso.
La interconexión de redes. Para permitir que los mensajes puedan pasar de redes de una naturaleza a redes de naturaleza distinta sin desvirtuarse.
Las dos soluciones mas extendidas a este nivel son el protocolo X.25, cercano a las compañías telefónicas y con orientación a conexión, y el protocolo IP (protocolo de Internet), que utiliza una filosofía sin conexión y lo ha
promocionado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
Capa 4. De Transporte.
La capa de red se preocupa del encaminamiento, congestión e interconexión, pero no asegura el que no se pierdan mensajes o el que estos lleguen en el mismo orden en que salieron. Esta es la tarea de la capa de transporte.
Esta capa se encarga de trocear y ordenar los mensajes a la salida y de reordenarlos y unirlos a la llegada controlando que no se haya perdido ninguno.
El protocolo de transporte se puede establecer sobre una red X.25 que por ser orientada a conexión tendrá una tarea mas ligera o IP en cuyo caso los mensajes podrán llegar desordenados.
La ISO, define 5 protocolos de transporte; desde TP0 a TP4. Y el DoD (Departamento de defensa Americano) promociona el TCP (Transmission Control Protocol, o protocolo para el control de transmisiones, similar al TP4, y también el UDP (Universal Datagrama Protocol, o protocolo de datagrama universal) orientado completamente a no conexión.
Capa 5. Sesión.
Se ocupa de mantener el turno palabra de los interlocutores y permite partir una comunicación larga en varias mas pequeñas.
Capa 6. Presentación.
Hasta este punto el objetivo ha sido hacer llegar una copia del fichero binario enviado por el emisor hasta el receptor. Pero un mismo concepto, el nombre del usuario por ejemplo, pueden codificarse de manera distinta en sistemas distintos.
Esta capa aborda este tipo de problemática, pretendiendo hacer posible la transferencia de datos con una naturaleza común entre sistemas que utilizan distintos tipos de codificación.
Capa 7. Aplicación.
Es un conjunto de protocolos para diversas actividades como el correo electrónico, conexión remota, transferencia de ficheros, etc...