UCLV 1 Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras Jerarquía de Protocolos Una jerarquía de protocolos es una combinación de protocolos. Cada nivel de la jerarquía, especifica un protocolo diferente para la gestión de una función o de un subsistema del proceso de comunicación. Cada nivel tiene su propio conjunto de reglas. Para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes se organizan en forma de capas o niveles, cada una construida sobre la inferior. El número de capas, el nombre, el contenido y la función de cada una, difieren de red en red, sin embargo, en todas las redes el propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores de modo que no tengan que ocuparse en detalle de la implementación real de los servicios. La capa n de una máquina, lleva a cabo una “conversación” con la capa n de la 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 se procede esta comunicación. Si se viola el protocolo, la comunicación será imposible. Host 1 Capa 5 Protocolo de la capa 5 Capa 5 Interfaz de la capa 4/5 Capa 4 Protocolo de la capa 4 Capa 4 Interfaz de la capa 3/4 Capa 3 Protocolo de la capa 3 Capa 3 Interfaz de la capa 2/3 Capa 2 Protocolo de la capa 2 Capa 2 Interfaz de la capa 1/2 Capa 1 Protocolo de la capa 1 Medio Físico Capas, protocolos e interfaces Capa 1 UCLV 2 Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras Figura 1 En la Figura 1 se ilustra una red de 5 capas. Las entidades que comparten las capas correspondientes en las diferentes máquinas se denominan pares. En otras palabras, son los pares los que se comunican utilizando el protocolo. Verdaderamente, los datos, no se transfieren directamente de la capa n de una máquina, a la capa n de la otra estación de trabajo, en realidad, cada capa pasa datos e información de control a la capa que está inmediatamente 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. En la Figura 1 se muestra en líneas discontinuas la comunicación virtual y en líneas continuas la comunicación real. Entre cada par de capas adyacentes hay una interfaz, ésta define cuales operaciones y servicios primitivos ofrece la capa inferior a la superior. Cuando los diseñadores de una red definen cuantas capas incluir en una red y su función, una de las consideraciones más importantes es definir interfaces claras entre las capas. Esto requiere a su vez, que cada capa ejecute una colección específica de funciones bien conocidas. Un conjunto de capas y protocolos recibe el nombre de arquitectura de red y la lista de protocolos empleados por cierto sistema, con un protocolo por capa, se llama pila de protocolos. Cada protocolo es independiente por completo de los otros. Mientras las interfaces no cambien, los traductores pueden cambiar a voluntad el idioma, siempre que ambos lo acuerden y que nada cambie su interfaz. Cada proceso puede añadir algo de información dirigida únicamente a su par. Esta información no se pasa a la capa de arriba. Un ejemplo más técnico, es el modo de facilitar la comunicación a la capa superior, de la red de 5 capas de la Figura 2 (que se muestra más adelante), si se produce un mensaje M por un proceso de aplicación que se ejecuta en la capa 5, se entregará a la capa 4 para su transmisión. La capa 4 coloca un encabezado al principio del mensaje para identificarlo y pasa el resultado a la capa 3. El encabezado incluye información de control con números de secuencia, para que la capa 4 en la máquina destino, pueda entregar los mensajes en el orden correcto si las capas inferiores no mantienen la secuencia. En algunas capas, los encabezados contienen también tamaños, horas y otros campos de control. En muchas redes, no hay límite al tamaño de los mensajes que se transmiten en el protocolo de la capa 4, pero casi siempre existe un límite impuesto por el protocolo de la capa inferior, en este caso, la 3. En consecuencia, la capa 3 debe dividir los mensajes que le llegan en UCLV 3 Mapas Conceptuales para la enseñanza de Redes de Computadoras unidades más pequeñas llamadas paquetes, anexando un encabezado de la capa 3 a cada paquete, por ello, en este ejemplo, M se divide en la capa 3 en dos partes o paquetes: M1 y M2. La capa 3 pasa los paquetes a la capa 2, aquí se añadirán no solo los encabezados correspondientes a la capa, sino también un apéndice y se entrega la unidad resultante a la capa 1, es decir, a la capa de transporte para su transmisión física. En la máquina receptora, el mensaje se mueve hacia arriba, de capa en capa, perdiendo los encabezados conforme avanza, ninguno de los encabezados para capas inferiores a la n, pasa a la capa n. Lo fundamental de todo esto, es recordar la relación entre la comunicación virtual y real y la diferencia entre protocolos e interfaces, por ejemplo, los procesos pares de la capa 4, “piensan” que su comunicación es horizontal empleando el protocolo de la capa 4. Cada uno tiene probablemente un protocolo llamado algo así como EnvíaAlOtroLado y TomaDelOtroLado, aunque la comunicación real entre estos protocolos, está muy lejos de ser horizontal: realmente es vertical entre las capas inferiores, hasta llegar a la capa de transporte: la única con comunicación horizontal.