Capa de Red: Funciones y Propósitos

El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente.

Es responsable del direccionamiento lógico del paquete y la determinación de la ruta. El direccionamiento se realiza a través de los protocolos enrutados tales como IP, IPX, AppleTalk, etc.

Características Principales

• Básicamente, esta capa permite identificar los nodos finales de una comunicación; en este caso, los nodos finales no tienen acceso directo uno a otro, sino a través de otros dispositivos.
• Lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo afecta a toda la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande). La PDU (Unidad de Datos de Protocolo) de la capa 3 es el paquete.
• Los firewalls (cortafuegos) actúan sobre esta capa principalmente para descartar direcciones de computadoras.
• En este nivel se determina la ruta de los datos (direccionamiento físico) y su receptor final IP.
• Con base en lo anterior, se reconoce la primera y más importante función de la capa de red: el direccionamiento lógico.
• Otra función, no directa, de la capa 3 es el enrutamiento. Este, como proceso, se lleva a cabo en la capa 3, dado que es allí donde se puede acceder a las direcciones de red.
• Otras funciones que cumple usualmente la capa de red son la fragmentación en un enlace (en caso de que sea necesario), que consiste en permitir que un paquete grande se divida en varios paquetes pequeños.
• Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones, enrutadores (que también pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos).

¿Qué es un Router?

Un router (enrutador o encaminador) es un dispositivo de interconexión de redes de computadoras.

El router toma decisiones lógicas con respecto a la mejor ruta para el envío de datos a través de una red interconectada y luego dirige los paquetes hacia el segmento y el puerto de salida adecuados.

Comunicación de Host a Host

La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados.

Para realizar este transporte de extremo a extremo, la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:

• Direccionamiento
• Encapsulamiento
• Enrutamiento
• Desencapsulamiento

Direccionamiento Lógico

Primero, la Capa de red debe proveer un mecanismo para direccionar estos dispositivos finales. Si las secciones individuales de datos deben dirigirse a un dispositivo final, este dispositivo debe tener una dirección única. En una red IPv4, cuando se agrega esta dirección a un dispositivo, al dispositivo se lo denomina host.

Encapsulamiento de Datos

Es el proceso de empaquetar los datos con la información de protocolos necesaria antes de que comience su tránsito por la red.

Enrutamiento

Es el proceso realizado por un router para enviar paquetes a la red de destino. En realidad, el paquete podría recorrer muchas redes diferentes a lo largo de la ruta; cada paquete debe ser guiado a través de la red para que llegue a su destino final.

Desencapsulamiento

Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la Capa 3. El host examina la dirección de destino para verificar que el paquete fue direccionado a ese dispositivo. Si la dirección es correcta, el paquete es desencapsulado por la capa de Red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la capa de Transporte.

Protocolos de la Capa de Red

Los protocolos implementados en la capa de Red que llevan datos del usuario son:

1. Versión 4 del Protocolo de Internet (IPv4)
2. Versión 6 del Protocolo de Internet (IPv6)
3. Novell Internetwork Packet Exchange (IPX)
4. AppleTalk
5. Servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet)

Protocolo de Internet Versión 4 (IPv4)

IPv4 es un protocolo orientado hacia datos que se utiliza para comunicación entre redes a través de conmutación (switches) de paquetes (por ejemplo, a través de Ethernet). Es el protocolo de transporte de datos fundamental de la Capa 3.

Características de IPv4:

1. Es un protocolo de un servicio de datagramas no fiable (también referido como de mejor esfuerzo o best effort).
2. No proporciona garantía en la entrega de datos.
3. No proporciona garantías sobre la corrección de los datos.
4. Puede resultar en paquetes duplicados o en desorden.

Protocolo de Internet Versión 6 (IPv6)

En IPv6 se agregaron muchas de las funcionalidades que serán necesitadas por nuestras futuras redes. Además de aumentar la cantidad de direcciones (calculándose que existirán más de 1.500 direcciones IP por metro cuadrado del planeta), también se incluyen mejoras con respecto a la implementación nativa de seguridad de datos (IPsec), calidad de servicio (QoS) y autoconfiguración de nodos.

Características de IPv6:

• Mayor espacio de direcciones: El tamaño de las direcciones IP cambia de 32 bits a 128 bits.
• Paquetes IP eficientes y extensibles.
• Posibilidad de paquetes con carga útil (datos) de más de 65.355 bytes.
• Seguridad en el núcleo del protocolo (IPsec): El soporte de IPsec es un requerimiento del protocolo IPv6.
• Características de movilidad.
• Calidad de servicio (QoS).
• Capacidades de autenticación y privacidad.