Capitulo 7 - Modelo de Capas

Jerarquías de Protocolos

• Para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes están organizadas como una serie de Capas o Niveles, cada una construida sobre la inferior, el propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que ocuparse del detalle de la implementación real de los servicios.
• La capa n de una máquina lleva a cabo una conversación con la capa n de 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 va a proceder la comunicación. Si se viola el protocolo, la comunicación será más difícil, si no imposible.
• Las entidades que comprenden las capas correspondientes en las diferentes máquinas se denominan pares. En otras palabras, son los pares los que se comunican usando el protocolo.
• Los datos se transfieren así: Cada capa pasa datos e información de control a la capa que esta 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.
• Entre cada par de capas hay una interfaz la cual define qué operaciones y servicios ofrece la capa inferior a la superior.
• Las interfaces bien definidas simplifican el reemplazo de la implementación de una capa con una implementación completamente diferente.
  

Un conjunto de capas y protocolos recibe el nombre de arquitectura de red. No es necesario que las interfaces en todas las máquinas de una red sean iguales, siempre que cada máquina pueda usar correctamente todos los protocolos.

La lista de protocolos empleados por cierto sistema, con un protocolo por capa, se llama pila de protocolos.

El ejemplo de los pintores ayuda a entender la idea de la comunicación multicapas. Hay dos pintores que hablan idiomas distintos y quieren comunicarse algo, contratan un traductor y una secretaria cada uno de los cuales se ponen de acuerdo en el idioma en que se van a comunicar (inglés por ejemplo), el pintor 1 le da el mensaje a su traductor, este lo traduce al ruso y se lo comunica al otro traductor mediante las secretarias (vía fax), y éste a su vez lo traduce al pintor 2 en su idioma. Cada uno de ellos (traductores y secretarias) eligen la forma de comunicarse, es decir, eligen su propio protocolo e interface, lo cual indica que cada protocolo es independiente por completo de los otros mientras las interfaces no cambien.

Ejemplo de comunicación mediante el modelo de capas

Principios del modelo de capas

1. El modelo de capas se basa en los siguientes principios:
   –La capa n ofrece sus servicios a la capa n+1. La capa n+1 solo usa los servicios de la capa n.
   –La comunicación entre capas se realiza mediante una interfaz
   –Cada capa se comunica con la capa equivalente en el otro sistema utilizando un protocolo característico de esa capa (protocolo de la capa n).
2. El protocolo forma parte de la arquitectura, la interfaz no.
3. El conjunto de protocolos que interoperan en todos los niveles de una arquitectura dada se conoce como pila de protocolos o ‘protocol stack’. Ejemplo: la pila de protocolos OSI, SNA, TCP/IP, etc.
   

Protocolos e Interfaces

Consideraciones de Diseño para las Capas

• Cada capa necesita un mecanismo para identificar emisores y receptores.
• Determinar las reglas de la transferencia de datos (comunicación simplex, semidúplex o dúplex), el protocolo debe determinar cuántos canales lógicos corresponden a la conexión y cuáles sus prioridades.
• El control de errores es una consideración importante porque los circuitos de comunicación física no son perfectos.
• No todos los canales de comunicación mantienen el orden de los mensajes que se envían, el protocolo debe incluir un mecanismo que permita al receptor volver a unir los pedazos en forma apropiada.
• Evitar que un emisor rápido sature de datos a un receptor lento.
  Resolver la incapacidad de algunos procesos para aceptar mensajes de longitud arbitraria.
• Cuando entre el origen y el destino hay múltiples trayectorias, se debe elegir una ruta.