Modelo OSI y TCP/IP

La comunicación entre dispositivos es compleja. Para simplificarla, se divide en capas. Cada capa cumple una función concreta y solo se comunica con su capa igual en el otro dispositivo (comunicación peer-to-peer).

El modelo OSI (7 capas)

El modelo de referencia OSI, creado por la ISO, describe cómo debería fluir la información, capa por capa, del emisor al receptor.

Capa	Nombre	Función principal	PDU	Equipos/protocolos
7	Application	Interfaz de usuario, servicios de red	Datos	HTTP, DNS, SMTP, FTP
6	Presentation	Formato, cifrado, compresión de datos	Datos	TLS, JPEG, ASCII
5	Session	Establece, administra y termina sesiones	Datos	RPC, NetBIOS
4	Transport	Segmentación, control de flujo, confiabilidad	Segmento	TCP, UDP
3	Network	Direccionamiento lógico y enrutamiento	Paquete	IP, ICMP, routers
2	Data Link	Direccionamiento MAC, acceso al medio, detección de errores	Trama	Ethernet, switches
1	Physical	Bits, señales eléctricas u ópticas, conectores	Bit	Cables, NICs, hubs

Truco para memorizar (de arriba a abajo): “All People Seem To Need Data Processing”.

El modelo TCP/IP (4 capas)

TCP/IP es el modelo que realmente usa internet. Es práctico y agrupa varias capas del OSI.

Capa TCP/IP	Equivalente OSI	Protocolos principales
Aplication	7, 6, 5	HTTP, HTTPS, DNS, SMTP, FTP, DHCP, SSH
Transport	4	TCP, UDP
Internet	3	IP, ICMP, ARP (a veces en capa 2)
Network Access	2, 1	Ethernet, Wi-Fi, PPP

TCP vs UDP

Característica	TCP	UDP
Orientado a conexión	Sí (handshake)	No
Confiable	Sí (ACKs, retransmisión)	No (mejor esfuerzo)
Segmentación y control de flujo	Sí	No
Usos	Web, correo, archivos	VoIP, streaming, DNS, juegos

• TCP: Verifica que no se pierda la información.
• UDP: Brinda la información rapida y continuamente.

Encapsulación y desencapsulación

Al enviar datos, cada capa agrega su cabecera al dato recibido de la capa superior. Ese proceso es la encapsulación (ocurre en el emisor). En el destino ocurre lo contrario: desencapsulación, quitando cabeceras capa por capa.

PDU — Protocol Data Unit / Unidad de Datos de Protocolo La unidad de datos de cada capa, incluyendo la cabecera que se añade al encapsular.

Cada uno de los nombres que recibe el dato al bajar de capa es su PDU:

1. Datos genéricos (capa 7-5): PDU = datos
2. Segmento (PDU de transporte): TCP/UDP agrega puertos de origen y destino.
3. Paquete (PDU de red): IP agrega direcciones IP origen y destino.
4. Trama (PDU de enlace de datos): Ethernet agrega direcciones MAC e FCS (verificación de errores).
5. Se envían como bits (PDU de la capa física) por el medio físico.

TCP:  |TCP| datos                 -> Segmento (PDU de transporte)
IP:   |IP |TCP| datos             -> Paquete (PDU de red)
ETH:  |MAC|IP | TCP | datos |FCS| -> Trama (PDU de enlace de datos)

flowchart LR
    subgraph Emisor["Emisor — encapsulación"]
        direction TB
        D1["Datos"]
        S1["Segmento: |TCP| datos"]
        P1["Paquete: |IP| TCP | datos"]
        F1["Trama: |MAC| IP | TCP | datos |FCS|"]
        D1 --> S1 --> P1 --> F1
    end
    subgraph Medio["Medio físico"]
        M["bits"]
    end
    subgraph Receptor["Receptor — desencapsulación"]
        direction TB
        F2["Trama"]
        P2["Paquete"]
        S2["Segmento"]
        D2["Datos"]
        F2 --> P2 --> S2 --> D2
    end
    F1 --> M --> F2

Direcciones en cada capa

• Capa 3 (IP): dirección lógica, cambia el paquete de red a red — el enrutador la usa para decidir la ruta.
• Capa 2 (MAC): dirección física de 48 bits grabada en la NIC; solo tiene significado dentro de la misma red local (LAN).

El protocolo ARP traduce una IP de la misma subred a su dirección MAC: para enviar a un host local, se necesita la MAC de destino.

Preguntas tipo CCNA

1. ¿Cuántas capas tiene el modelo OSI y cuál es su PDU en la capa 4? 7 capas; en la capa de transporte la PDU es el segmento.

2. ¿Qué PDU encapsula una cabecera IP? Al bajar de transporte a red, el segmento se convierte en paquete (se añaden las direcciones IP origen y destino).

3. ¿Qué protocolo usas para transferir un archivo sin riesgo de perder datos? TCP, porque es orientado a conexión, confiable y con control de flujo.

4. ¿Qué dirección usa un switch para decidir el puerto de salida y qué capa opera? La dirección MAC (capa 2, enlace de datos).

5. ¿Dónde se sitúa el modelo TCP/IP frente al OSI? TCP/IP es el modelo práctico de 4 capas que agrupa la funcionalidad del OSI de 7 capas.

Resumen

• OSI es el modelo de referencia (teórico): 7 capas.
• TCP/IP es el modelo de implementación (práctico): 4 capas.
• La encapsulación añade cabeceras al bajar por las capas.
• Cada capa tiene su PDU: datos, segmento, paquete, trama, bit.