Modelo OSI vs. Arquitectura TCP/IP: Comprendiendo las Capas de Red

El Modelo OSI (Open System Interconnection – Interconexión de Sistemas Abiertos) es un modelo de referencia de arquitectura de capas para redes de ordenadores. Propuesto por la ISO como estándar, es más teórico que práctico y estructura los servicios de red en 7 capas (niveles).

Capas del Modelo OSI:

• 1ª Capa (Física): La más cercana al medio físico. Se encarga de la señal y la transmisión binaria.
• 2ª Capa (Enlace de Datos): Proporciona comunicación libre de errores, fragmentación y desfragmentación de mensajes en tramas, y direccionamiento físico. Se subdivide en:
  • Control de Acceso al Medio (MAC).
  • Control del Enlace Lógico (LLC).
• 3ª Capa (Red): Determina la ruta (encaminamiento) mediante el direccionamiento lógico (IP) y controla la congestión.
• 4ª Capa (Transporte): Asegura la conexión extremo a extremo entre emisor y receptor y la fiabilidad de los datos. Es una capa de transición entre los niveles inferiores (orientados a red) y superiores (orientados a aplicación).
• 5ª Capa (Sesión): Gestiona el diálogo entre emisor y receptor.
• 6ª Capa (Presentación): Se encarga de la representación del contenido informativo de los datos y la compresión de datos.
• 7ª Capa (Aplicación): Define los protocolos que utilizarán las aplicaciones y procesos de los usuarios.

La Arquitectura TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – Protocolo de Control de la Transmisión/Protocolo Internet) es la arquitectura más adoptada para la interconexión de sistemas. Está formada por multitud de protocolos que se han convertido en estándares abiertos y gratuitos de Internet, y fue pensada para interconectar máquinas diferentes, proporcionando un esquema de direccionamiento común para localizar cualquier dispositivo en la red. Se estructura en 4 capas:

Capas de la Arquitectura TCP/IP:

• 1. Interfaz a Red Física (Acceso a la Red): Define el medio de transmisión y sus características físicas.
• 2. Red (Internet): Define el camino que siguen los datos desde el origen al destino a través de una o más redes.
• 3. Transporte: Proporciona servicio de transferencia de datos entre sistemas finales.
• 4. Aplicación: Permite la comunicación entre aplicaciones de equipos remotos.

Estándares de Red: La Base de la Compatibilidad

Un estándar es un conjunto de normas, acuerdos y recomendaciones técnicas que regulan la transmisión en los sistemas de comunicación. Son imprescindibles para definir las características físicas, mecánicas y los procedimientos de los dispositivos de comunicación. Las ventajas de los estándares incluyen la compatibilidad entre productos de distintos fabricantes y una mayor oferta de productos, lo que resulta en un abaratamiento de costes.

Tipos de Estándares:

• De facto: Establecidos normalmente por grupos de empresas y organizaciones, pero aún no oficiales. Tienen gran aceptación en el mercado.
• De iure: Definidos por organizaciones o grupos oficiales.

Medios de Transmisión: El Soporte de la Información

Los medios de transmisión son el soporte físico que facilita el transporte de la información. La calidad de la transmisión dependerá de las características físicas, mecánicas y eléctricas de estos medios. Es crucial no escatimar en inversiones en sistemas de cableado, ya que el coste de instalación del cableado representa menos del 10% del total, mientras que los fallos en la red producidos por defectos en el cableado pueden alcanzar el 70%.

Tipos Principales de Medios de Transmisión:

• Cables de pares.
• Fibra óptica.
• Medios inalámbricos.

Cables de Pares:

Formados por pares de hilos de cobre aislados y entrelazados, transmiten señales electromagnéticas. Son los más usados debido a su facilidad de uso y coste económico. Sin embargo, están limitados por la distancia (normalmente < 100m) y son sensibles a interferencias. Para superar estas limitaciones, se utiliza el trenzado y el apantallamiento de los cables, y se emplean repetidores para distancias mayores.

Tipos de Cables de Pares:

• UTP (Unshielded Twisted Pair): Par trenzado sin apantallamiento metálico externo. Es muy sensible a interferencias, pero es muy barato, flexible y sencillo de instalar.
• STP (Shielded Twisted Pair): Par trenzado con apantallamiento metálico externo. Evita interferencias (aunque no totalmente), es menos barato y menos flexible. Se utiliza en entornos eléctricamente hostiles.

Clasificaciones de Cables de Pares:

• Según la Categoría: Cada categoría especifica características eléctricas como la atenuación (pérdida de potencia de la señal) y la capacidad de la línea. La impedancia es una propiedad que limita el paso de corriente. Existen categorías de la 1 a la 7, siendo las más usadas la 5e y la 6.
• Según la Clase: Cada clase especifica las distancias permitidas, el ancho de banda conseguido (diferencia entre la máxima y mínima frecuencia a transmitir en Hz para señales analógicas, o cantidad de información enviada por unidad de tiempo en bps para internet) y las aplicaciones para las que es útil. Las clases van de la A a la F, siendo la D la más usada.

Fibra Óptica:

Formada por vidrio u otros materiales plásticos, transmite señales luminosas. Su uso es cada vez mayor debido a sus ventajas: es insensible a interferencias electromagnéticas, muy fiable, y permite transmisiones muy rápidas y a mayores distancias. Sus desventajas son un mayor coste y fragilidad, requiriendo cuidado con la torsión del cable durante la instalación.

Disposición de la Fibra Óptica:

• Núcleo: Conductor de la señal luminosa.
• Revestimiento: Evita que la señal se escape del núcleo.
• Cubierta externa protectora.

Fuentes de Luz para Fibra Óptica:

• Láser.
• Diodos LED.

Tipos de Fibra Óptica:

• Monomodo: Transmite un único haz de luz, permitiendo mayores distancias y velocidades. Es más pequeña (8,3 micras) y más cara.
• Multimodo: Transmite numerosos haces de luz (no todos llegan a la vez), lo que resulta en menores distancias y velocidades. Es más grande (50 | 62,5 micras) y no tan cara.

Medios de Transmisión Inalámbricos:

Transmiten ondas electromagnéticas a través de un sistema de antenas emisoras y receptoras. Ofrecen comodidad, flexibilidad, ausencia de cableado y movilidad. Sin embargo, presentan una menor velocidad de transmisión y mayor inseguridad. A mayor frecuencia de la señal transmitida, mayor es la sensibilidad a determinados problemas y menor la distancia entre emisor y receptor para garantizar una comunicación íntegra.

Conectores de Red: Las Interfaces de Conexión

Los conectores son interfaces que adecuan la señal del cable al interfaz del receptor, pudiendo ser macho o hembra. Para redes, conectan los cables a las tarjetas de red.

Tipos Comunes de Conectores para Redes:

• RJ11, RJ12 y RJ45.
• AUI, DB15.
• BNC.
• T coaxial.
• DB25 y DB9.

Es importante destacar que el RJ11 tiene 4 pines y se usa para telefonía, mientras que el RJ45 tiene 8 pines y es el estándar para Ethernet.