Planificación y Administración de Redes

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Los modelos de referencia** OSI** y **TCP/IP** definen una arquitectura por capas para entender cómo se comunican los sistemas en redes de datos. 

Estos modelos dividen el complejo proceso de comunicación de red en **capas** más simples, donde cada capa desempeña funciones específicas y ofrece servicios a la capa superior.

 ====== Modelo OSI (Open Systems Interconnection) ======
 


El modelo** OSI** es un marco **conceptual de 7 capas** desarrollado en los años 1980 por la Organización Internacional de Normalización (ISO).

Es principalmente una herramienta de enseñanza y referencia que estandariza las funciones de red en capas, sin imponer protocolos específicos.

Cada capa del modelo OSI tiene un alcance definido y **realiza tareas específicas**, colaborando con las demás para lograr la comunicación de extremo a extremo.

===== Capa 1: Física =====

La capa física es la capa más baja del modelo OSI y se encarga de la transmisión física de los bits (señales eléctricas, ópticas o radioeléctricas) a través del medio de comunicación. 

Define las características eléctricas, mecánicas y funcionales del hardware de red. Esto incluye cables (cobre, fibra óptica), conectores, ondas de radio (Wi-Fi) y todos los aspectos relacionados con activar, mantener y desactivar enlaces físicos para la transferencia de bits.

Ejemplo: al navegar por Internet mediante un cable Ethernet, la capa física corresponde a la señal eléctrica que viaja por el cable; si es por Wi-Fi, corresponde a las ondas de radio que transportan los datos entre tu dispositivo y el router. 

Analogía: en el envío de una carta, la capa física sería el papel sobre el que se escribe la carta, ya que constituye el soporte material que permite que la información exista y viaje físicamente.

===== Capa 2: Enlace de Datos =====

La capa de enlace de datos se encarga de la comunicación nodo a nodo dentro de una misma red local. 
Sus funciones incluyen el entramado (framing) de los datos en unidades llamadas tramas, el direccionamiento físico mediante direcciones MAC, y la detección/corrección básica de errores en la transmisión local.

Esta capa asegura que los datos puedan viajar con fiabilidad desde un dispositivo hasta el dispositivo vecino en la red (por ejemplo, del PC al switch o al router en la LAN).

Los protocolos típicos de esta capa son, por ejemplo, Ethernet (IEEE 802.3) y Wi-Fi (IEEE 802.11), que definen cómo se formatean las tramas y cómo los dispositivos acceden al medio compartido

Ejemplo: cuando envías un correo electrónico, tu tarjeta de red toma los datos y los empaqueta en tramas Ethernet, añadiendo las direcciones MAC de tu equipo (origen) y del router (destino inmediato) para que la información llegue hasta el router de tu red local.

Analogía: en el símil postal, la capa de enlace de datos equivale al sobre de la carta, que encapsula el contenido y porta la información del remitente y destinatario. El sobre proporciona una forma de dirigir los datos al destino e incluye mecanismos (sellos, certificaciones) que aseguran la integridad básica del mensaje en su trayecto inicial.

===== Capa 3: Red =====

La capa de red es responsable del enrutamiento de los paquetes a través de distintas redes, encargándose del direccionamiento lógico y la determinación de la ruta que seguirán los datos para alcanzar su destino final.
En esta capa aparece el concepto de dirección IP (dirección lógica) y dispositivos como los routers, que encaminan los paquetes entre redes diferentes (por ejemplo, de la red de tu casa a la red del proveedor de Internet, y de ahí a la red del servidor destino).

El protocolo más emblemático de esta capa es IP (Internet Protocol), tanto en su versión IPv4 como IPv6, encargado de asignar direcciones de origen y destino a cada paquete y de tomar decisiones de encaminamiento.
Ejemplo: al acceder a una página web, la capa de red de tu ordenador encapsula los segmentos recibidos de la capa de transporte en paquetes IP, indicando la dirección IP de destino (la del servidor web) y la de origen (tu IP). 

Analogía: siguiendo la analogía del correo postal, la capa de red corresponde a la dirección del destinatario escrita en el sobre de la carta. Esta dirección determina la ruta que la carta seguirá a través del sistema postal (por qué oficinas o centros de distribución pasará) hasta llegar al buzón.

===== Capa 4: Transporte =====

La capa de transporte proporciona una comunicación extremo a extremo confiable (o no, dependiendo del protocolo) entre el emisor y el receptor. 

Regula el flujo de datos, realiza la segmentación de la información en porciones más manejables y la reensambla en destino, y puede implementar control de errores y control de congestión.

Los principales protocolos de esta capa son TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol).
 
TCP es orientado a conexión: establece una conexión lógica entre emisor y receptor y garantiza que los datos lleguen completos, en orden y sin errores (si algo falla, reordena o retransmite paquetes).

UDP, en cambio, es no orientado a conexión: envía paquetes llamados datagramas sin asegurarse de la entrega (no retransmite ni ordena), lo que lo hace más rápido y eficiente para aplicaciones donde cierta pérdida es tolerable (por ejemplo, streaming de vídeo o VOIP)

Ejemplo: al solicitar una página web, el protocolo TCP en tu ordenador segmenta la petición HTTP en varios segmentos y establece una conexión con el servidor; garantiza que todos los segmentos de la respuesta (que contienen el HTML, imágenes, etc.) lleguen correctamente.

Para una videollamada, en cambio, es común que se use UDP, ya que es preferible recibir datos en tiempo real aun si algún paquete se pierde, antes que esperar a retransmisiones que causarían retrasos. 

Analogía: en el envío postal, la capa de transporte sería el propio servicio de mensajería o correo. Es como el proceso de envío certificado que garantiza la entrega: la oficina de correos acepta tu carta, puede asignarle un número de seguimiento y se compromete a llevarla hasta la dirección destino.
Si la carta se extravía o daña, el servicio de correos (capa 4) toma medidas (reintentos, notificaciones de error) para asegurar la entrega. 
En esencia, la capa de transporte garantiza una entrega confiable de extremo a extremo.

===== Capa 5: Sesión =====

La capa de sesión gestiona el diálogo entre dos entidades de la red.

Establece, mantiene y finaliza las sesiones de comunicación entre aplicaciones en los extremos.

Esto incluye controlar el inicio de la conversación, determinar puntos de sincronización (por si se requiere reconectar o recuperar una comunicación interrumpida) y el cierre ordenado de la interacción. 

Ejemplo: cuando te conectas a un servidor remoto (por ejemplo, mediante SSH o una sesión de escritorio remoto), la capa de sesión asegura que se establezca una sesión única identificada y que puedas reanudarla si se interrumpe momentáneamente, manteniendo la continuidad. 

Analogía: en la analogía de comunicación humana, la capa de sesión es como el moderador de una conversación o la planificación de un intercambio continuo. 

===== Capa 6: Presentación =====

La capa de presentación se encarga de la representación de los datos y de la traducción entre formatos de datos para que la información de la capa de aplicación del emisor pueda ser entendida por la capa de aplicación del receptor.

Sus funciones incluyen la conversión de códigos de caracteres, cifrar y descifrar para proporcionar seguridad, y la compresión y descompresión para optimizar el transporte. 

Esta capa actúa como traductor universal y como responsable de la seguridad a nivel de datos representados. 

Ejemplo: cuando accedes a un sitio web HTTPS, se utiliza el protocolo TLS/SSL que cifra los datos antes de transmitirlos; esta tarea corresponde conceptualmente a la capa de presentación, que encripta la información en el emisor y la desencripta en el receptor, de forma que la capa de aplicación trabaje con datos ya legibles.
 
Analogía: en el envío de cartas, la capa de presentación es como un servicio de traducción de idiomas o códigos. Imagina que escribes la carta en español pero el destinatario solo entiende inglés: contratar un traductor que convierta el contenido al idioma del destinatario corresponde a la función de la capa 6.

===== Capa 7: Aplicación =====

La capa de aplicación es la capa más alta del modelo OSI y la más cercana al usuario. 

Proporciona las interfaces y servicios con los que las aplicaciones de software acceden a la red para enviar o recibir datos. 

En esta capa residen protocolos de alto nivel que habilitan funciones específicas de comunicación para aplicaciones. 

Ejemplos: protocolos como HTTP (para la Web), SMTP/POP3/IMAP (correo electrónico), FTP (transferencia de archivos), DNS (resolución de nombres de dominio) o SSH (acceso remoto seguro) operan en la capa de aplicación, proporcionando las bases para servicios de Internet familiares.

Analogía: la capa de aplicación en el modelo OSI es como el contenido de la carta que envías. Es el mensaje en sí mismo, lo que el remitente quiere comunicar al destinatario  

Resumen del flujo en OSI: En una comunicación real, los datos se generan en la capa de aplicación del emisor y van bajando sucesivamente por cada capa, siendo encapsulados con la información propia de cada nivel (añadiendo cabeceras o trailers), hasta transmitirse por el medio físico. Al llegar al receptor, la información asciende capa por capa, siendo desencapsulada en cada nivel, hasta entregarse a la aplicación destino en forma de datos comprensibles

Por ejemplo, si el Juan envía un email a la María, la aplicación de correo de Juan pasa el mensaje a la capa 7 (SMTP), luego se cifra y comprime en la capa 6, se inicia la sesión en capa 5, se segmenta en capa 4 (TCP), cada segmento se empaqueta en capa 3 (IP), luego en tramas en capa 2 (Ethernet) y finalmente en bits en capa 1 para enviarse por el medio físico. Al llegar al portátil de Maria, el proceso inverso ocurre capa por capa hasta que su programa de correo presenta el mensaje legible en pantalla

Este enfoque estructurado en capas es el valor pedagógico principal del modelo OSI: nos permite imaginar cada etapa de la comunicación y diagnosticar problemas aislando en qué capa pueden estar ocurriendo (por ejemplo, si hay conectividad física pero no hay resolución de nombres, sospechamos de algo en capas superiores).

====== Modelo TCP/IP (Internet Protocol Suite) ======

El modelo TCP/IP (también conocido como modelo de Internet) es una arquitectura de protocolos desarrollada en la década de 1970 que se convirtió en la base de Internet.

A diferencia del modelo OSI, que fue concebido teóricamente primero, el modelo TCP/IP se derivó de la implementación práctica de protocolos que ya estaban funcionando en ARPANET e Internet. De hecho, primero se definieron protocolos clave (como TCP e IP) y luego se describió el modelo de referencia en términos de 4 capas principales. 

Este modelo es más simplificado que OSI, combinando ciertas funcionalidades, y por ello tiene menos capas. Cada capa de TCP/IP corresponde a uno o varios niveles del modelo OSI.

Este modelo está diseñado en cuatro capas, desde la inferior (Acceso a red) hasta la superior (Aplicación)

===== Capa 1: Acceso a la Red (Enlace) =====

La capa de Acceso a la Red es la base del modelo TCP/IP. También llamada a veces capa de enlace o capa de interfaz de red, agrupa todo lo relativo al medio físico de conexión y al enlace de datos en la red local. 

Esta capa incluye los protocolos y hardware necesarios para que un dispositivo (host) pueda acceder a la red a la que está conectado y enviar datos por ese medio. Equivale a combinar las capas 1 (Física) y 2 (Enlace de Datos) del modelo OSI. 

Aquí residen tecnologías como Ethernet, Wi-Fi, ARP, protocolos de enlace serie (PPP, DSL, etc.), así como las tarjetas de red, drivers y estándares físicos (cableados o inalámbricos).

Ejemplo práctico: cuando tu ordenador se conecta a Internet, los datos que genera pasan a esta capa, donde (por ejemplo en Ethernet) se empaquetan en tramas, se convierten en señales eléctricas o radio, y se transmiten por el cable o el aire hacia el router. 

Analogía: en un viaje en avión, la capa de acceso a la red sería el aeropuerto y la pista de aterrizaje. Es la infraestructura física que permite que el avión (los datos) inicie su viaje o llegue a destino. Sin aeropuerto ni pista, el avión no puede despegar.

=====  Capa 2: Internet =====

La capa de Internet (también conocida simplemente como capa de Red en TCP/IP) corresponde a la funcionalidad de encaminamiento entre redes. Es análoga a la capa 3 de OSI.

Su objetivo es lograr que los paquetes lleguen desde la red de origen hasta la red de destino, posiblemente atravesando múltiples redes intermedias, lo que implica enrutamiento. 

El protocolo principal de esta capa es IP (Internet Protocol), encargado de asignar las direcciones lógicas (direcciones IP) a cada paquete y de establecer la ruta que seguirán dichos paquetes a través de la red global. Además de IP, en esta capa operan protocolos auxiliares como ICMP (mensajes de control y errores, e.g. los pings), ARP (Resolución de direcciones IP a MAC en la red local), RIP/OSPF/BGP (protocolos de enrutamiento dinámico), etc.

Analogía: en el viaje en avión, la capa de Internet es el control de tráfico aéreo que decide la ruta que tomará el avión. Así como los controladores aéreos determinan por qué corredores aéreos y escalas debe pasar un vuelo para ir de un país a otro, la capa de Internet determina por qué redes y routers pasarán los datos para ir de la computadora origen a la de destino.

===== Capa 3: Transporte =====

La capa de Transporte en TCP/IP es equivalente a la capa 4 de OSI. Proporciona comunicación extremo a extremo entre las aplicaciones que se están comunicando, gestionando la fiabilidad según el protocolo utilizado.
Como en OSI, aquí encontramos principalmente dos protocolos: TCP y UDP.

TCP asegura una conexión confiable orientada a conexión: controla que los datos lleguen completos y en orden, retransmite paquetes perdidos, controla el flujo para no abrumar al receptor, etc. 

UDP envía datagramas de forma no confiable, sin establecimiento de conexión, apropiado para aplicaciones en tiempo real o aquellas que pueden tolerar pérdidas. 

Ejemplo práctico: cuando te comunicas con un servidor web (HTTP) o envías un correo (SMTP), la capa de transporte suele usar TCP para garantizar la integridad de la comunicación. En cambio, aplicaciones como llamadas de voz sobre IP, streaming de video o juegos en línea a menudo usan UDP para minimizar la latencia, aceptando la posible pérdida de algunos paquetes. 

Analogía: en el viaje en avión, la capa de transporte se puede asociar al tipo de avión o tipo de servicio de vuelo elegido. 

Por ejemplo, podríamos comparar TCP con un vuelo de primera clase, donde se cuida la experiencia y la seguridad (asientos cómodos, servicios garantizados, posiblemente con seguro de viaje); mientras que UDP sería como un vuelo económico, más sencillo y barato, que simplemente te lleva al destino sin muchos complementos ni garantías de comodidad. 

En términos generales, la capa de transporte es la elección de cómo viajará la información: un método con garantías (similar a un vuelo directo y seguro) o uno más rápido pero con menos garantías (como un vuelo con escalas o de bajo costo).

===== Capa 4: Aplicación =====

La capa de Aplicación en el modelo TCP/IP es la más cercana al usuario y engloba las funcionalidades de las capas 5, 6 y 7 de OSI. Es decir, aquí se integran las funciones de sesión, presentación y aplicación tal como las definía OSI.

En la práctica, esto significa que los propios protocolos de aplicación se encargan de manejar sesiones si es necesario, de formatear o cifrar datos según requiera la aplicación, además de proveer la lógica de la aplicación en sí. 

Todos los protocolos de alto nivel residen en esta capa.

Ejemplo práctico: encontramos HTTP/HTTPS (para la web), SMTP/IMAP/POP3 (correo electrónico), FTP (transferencia de archivos), SSH (acceso remoto), DNS (resolución de nombres), TELNET, SMTP, SNMP (gestión de redes), entre muchos otros. 

Esos datos de aplicación serán manejados íntegramente en esta capa antes de entregarlos a la capa de transporte para su envío.

Analogía: en el contexto del viaje, la capa de aplicación es el momento en que el pasajero decide su destino y aborda el avión. Es decir, tú (usuario) eliges el vuelo que te llevará a donde necesitas ir. Corresponde a la motivación y acción inicial: por ejemplo, decidir "quiero viajar de Madrid a París en avión" y proceder a comprar el billete y presentarte en el aeropuerto. 

====== Comparación entre los modelos OSI y TCP/IP ======

Tanto el modelo OSI como el modelo TCP/IP utilizan un enfoque en capas para describir las comunicaciones de red, pero presentan diferencias importantes en su estructura y en su aplicación práctica. La siguiente tabla muestra una comparativa de las capas de cada modelo y cómo se corresponden entre sí:

Modelo OSI (7 capas)	Modelo TCP/IP (4 capas)

**Capa 7** – Aplicación	Capa de Aplicación – Equivale a las capas de Aplicación, Presentación y Sesión de OSI combinadas en una sola.

**Capa 6** – Presentación	(No existe como capa separada en TCP/IP) –

**Capa 5** – Sesión	(No existe como capa separada en TCP/IP) – 

**Capa 4** – Transporte	Capa de Transporte – Equivalente a la capa de transporte de OSI (proporciona comunicación de extremo a extremo TCP/UDP).

**Capa 3** – Red	Capa de Internet – Corresponde directamente a la capa de red de OSI 

**Capa 2** – Enlace de Datos	Capa de Acceso a la Red (Enlace) –

**Capa 1** – Física	(Incluida en Acceso a la Red) –

**Similitudes:** Ambos modelos definen una arquitectura por capas con separación de responsabilidades, lo que modulariza el diseño de protocolos y facilita el análisis de las comunicaciones. 

En ambos casos, cada capa provee servicios a la capa superior y se apoya en la capa inferior, creando una estructura lógica clara. Esto permite, por ejemplo, que al diagnosticar problemas de red podamos identificar si el fallo ocurre en la capa de aplicación (p. ej., un protocolo de aplicación incorrecto) o quizás en la capa de enlace (p. ej., un problema de Ethernet), etc. 

Tanto OSI como TCP/IP han sido fundamentales para estandarizar cómo pensamos las redes y definir protocolos interoperables.

**Diferencias clave:**

  *** Número de capas:** El modelo OSI define siete capas, mientras que el modelo TCP/IP se organiza en cuatro capas principales. TCP/IP agrupa ciertas funciones (sesión y presentación) en capas más amplias, reduciendo el número total. Esta es la diferencia más visible: OSI segmenta más finamente las tareas, TCP/IP las combina en menos niveles.

  * **Integración de funciones:** En TCP/IP, la capa de Aplicación asume las tareas que OSI reparte entre Aplicación, Presentación y Sesión. De igual manera, TCP/IP típicamente considera una sola capa de Acceso a red que abarca lo físico y el enlace de datos, funciones que OSI separa en dos capas distintas. Esta integración hace que el modelo TCP/IP sea menos granular en definición de capas, aunque en la práctica los protocolos siguen teniendo que encargarse de esas funciones (solo que de forma implícita dentro de una misma capa).

  * **Abstracción teórica vs implementación real:** El modelo OSI se diseñó como un modelo de referencia independiente de protocolos específicos, pensado para servir de guía general en el diseño de redes. De hecho, OSI es usado sobre todo de forma pedagógica o conceptual; no existe una pila de protocolos OSI pura ampliamente desplegada. En cambio, el modelo TCP/IP nació de los protocolos reales usados en Internet, por lo que es un modelo práctico y concreto: describe la pila de protocolos de Internet (TCP, IP, UDP, HTTP, etc.) y esa es la que se utiliza en las redes actuales.

  *  **Adopción y desarrollo histórico:** TCP/IP fue desarrollado a mediados/finales de los 70, impulsado por el Departamento de Defensa de EE. UU, y se implantó en ARPANET mucho antes de que OSI apareciera. OSI, aunque fue publicado como estándar internacional en 1984, llegó tarde a la escena: para entonces TCP/IP ya se había convertido en la columna vertebral de Internet. 

Las primeras implementaciones completas de la pila OSI (con protocolos propios para cada capa) resultaron complejas y poco eficientes, por lo que nunca lograron desbancar a TCP/IP. En consecuencia, Internet adoptó TCP/IP, y OSI quedó como modelo de referencia.

  * **Flexibilidad vs especificación:** OSI define claramente conceptos de servicio, interfaz y protocolo por capa, con una separación estricta entre cada capa. TCP/IP, al ser más pragmático, no separa tan claramente esos conceptos en su descripción. Esto significa que OSI tiene una especificación más formal por capa, mientras que TCP/IP se enfoca en cómo funcionan los protocolos en conjunto.
 
Por ejemplo, en OSI es muy claro qué servicios ofrece la capa de transporte a la de sesión, etc., mientras que en TCP/IP simplemente se asume que la capa de transporte ofrece sus servicios directamente a la aplicación. 
Esta menor definición formal en TCP/IP puede hacer más difuso dónde termina la función de una capa y empieza otra (especialmente en la capa de aplicación), aunque en la práctica no impide el funcionamiento.

  * **Diagnóstico y resolución de problemas:** Debido a la granularidad de OSI, a veces se utiliza la frase "problema de capa X" para referirse a fallos específicos (por ejemplo, capa 1 si es un cable desconectado, capa 7 si es una aplicación mal configurada). OSI permite ser más específico al aislar un problema. En TCP/IP, dado que algunas capas engloban muchas funciones, un problema en la "capa de aplicación" puede abarcar lo que en OSI serían tres capas diferentes, lo que exige analizar más en profundidad la causa. En otras palabras, OSI aporta más contexto para pensar en la ubicación de ciertos fallos, mientras que TCP/IP simplifica el modelo a expensas de esa especificidad.

  * **Ámbito de uso:** OSI es un modelo universal y teórico, pero sus protocolos asociados (una familia entera desarrollada por ISO, como CLNP en capa de red, TP4 en transporte, etc.) no prevalecieron. En cambio, TCP/IP es el núcleo de la red mundial: es la plataforma que sostiene Internet, con alta fiabilidad y capacidad de enrutamiento a gran escala.

Para entender las redes es crucial entender TCP/IP en detalle, mientras que OSI se usa para entender conceptos y para mapear tecnologías dentro de un esquema común. De hecho, es habitual describir tecnologías actuales en términos de OSI (por ejemplo: "Ethernet opera en capa 2, IP en capa 3, TLS en capa 6, etc."), aunque dichas tecnologías pertenezcan a la pila TCP/IP.