Modelos OSI y TCP/IP — ejercicios tipo examen con capas, PDU, switch y router (y la «capa de red» que me costó medio punto)

Respuesta: Un protocolo: las mismas reglas sobre el formato, el significado y la temporización de los mensajes

Un protocolo es el conjunto de reglas que definen cómo se comunican dos entidades: el formato de los mensajes, su significado y su temporización. Mientras los dos lados sigan las mismas reglas, da igual la marca o el sistema operativo.

Respuesta: La organización en capas de varios protocolos: qué hace cada capa, cómo se relacionan y qué información añade cada una al mensaje

La clave son tres cosas: capas, qué hace cada una y qué añade cada una (su cabecera). TCP/IP y OSI son dos arquitecturas de protocolos.

Que la cabecera TCP ocupe 20 bytes y empiece por los puertos es una regla de sintaxis. Que un código de la cabecera signifique ‘el trozo llegó con errores, reenvíalo’ es una regla de semántica. Que el servidor no reciba más rápido de lo que puede procesar y que los trozos vayan en orden es una regla de temporización.

Sintaxis = formato de los datos y niveles de señal (cómo es el mensaje). Semántica = información de control y manejo de errores (qué significa). Temporización = sintonía de velocidades y secuenciación (cuándo y en qué orden).

Respuesta: El navegador con el que subes la práctica · El programa de correo electrónico · Un programa de transferencia de ficheros

Entidades = aplicaciones de usuario (correo, terminales, navegador…). Sistemas = el computador, el terminal o el sensor donde se ejecutan. Ojo, esta pregunta penaliza: marcar el portátil o el sensor te resta.

• V — La capa de transporte es independiente de la aplicación que la usa y de la red por la que viajan los datos.
• F — La capa de acceso a la red funciona igual en cualquier tipo de red, sea una LAN o una red de conmutación de paquetes.
• V — La capa de aplicación permite que los programas usen la red sin conocer cómo funciona por debajo.
• F — La capa de aplicación es la que entrega cada dato a la aplicación correcta mediante puertos.

La capa de acceso a la red depende del tipo de red (por eso es la que cambia si pasas de Ethernet a Wi-Fi). Entregar los datos a la aplicación correcta con puertos (SAP) es trabajo de transporte, no de aplicación.

• Aplicación → Da servicio a programas como el correo o la transferencia de ficheros
• Transporte → Comunicación extremo a extremo: lleva los datos a la aplicación correcta y los trocea
• Acceso a la red → Intercambio de datos entre el computador y la red a la que está conectado

Truco para no liarte: aplicación = los programas; transporte = qué programa del otro lado lo recibe; acceso a la red = cómo salgo de mi equipo hacia mi red.

Respuesta: La de acceso a la red

Esa es la gracia de dividir en capas: un cambio en el medio solo toca la capa que habla con la red. Transporte y aplicación siguen igual.

Para saber a qué servicio va dentro del equipo destino, lleva el puerto (o SAP) de destino; para poder recolocar los trozos, el número de secuencia; y para descubrir si algo se estropeó por el camino, un código de detección de errores.

Los tres datos de la cabecera de transporte: puerto/SAP de destino, número de secuencia y código de detección de errores. La MAC y la IP son de capas más bajas.

Respuesta: La dirección del computador de destino · La solicitud de ciertos recursos o servicios, como una prioridad

Transporte responde a ¿a qué servicio va? (puerto); acceso a la red responde a ¿a qué equipo lo entrego? (dirección del host) y pide recursos. Esta penaliza: marcar el puerto te resta.

Orden correcto:

1. La aplicación entrega los datos
2. Transporte añade su cabecera y forma el segmento
3. Internet añade la cabecera IP y forma el datagrama
4. Acceso a la red añade su cabecera y forma la trama
5. La capa física envía la trama como bits

Al enviar se baja de arriba abajo y cada capa envuelve lo que le da la de arriba. Al recibir se hace al revés: cada capa quita su cabecera y pasa el resto hacia arriba.

• Segmento → Transporte
• Datagrama → Internet
• Trama → Acceso a la red
• Bits → Física

Segmento (transporte, TCP), datagrama o paquete (Internet, IP), trama (acceso a la red) y bits (física). Sesión no existe en TCP/IP: es una capa de OSI.

Se suma de dentro afuera: 900 + 20 = 920 (segmento); 920 + 20 = 940 (datagrama); 940 + 18 = 958 (trama). En bits, 958 × 8 = 7664.

Cabeceras: 958 − 900 = 58 B, y 58 / 958 × 100 = 6,05 %. Los datos nunca cambian: solo crecen los sobres.

Respuesta: 5

Cinco: aplicación, transporte, Internet, acceso a la red y física. Verás libros que juntan las dos de abajo y hablan de cuatro, pero en el examen de IC2 son cinco.

Respuesta: 7

Siete: física, enlace de datos, red, transporte, sesión, presentación y aplicación.

Orden correcto:

1. Aplicación
2. Transporte
3. Internet
4. Acceso a la red
5. Física

De arriba abajo: aplicación → transporte (origen-destino) → Internet → acceso a la red → física.

• Aplicación → Da servicio a las aplicaciones de usuario, como HTTP o SMTP
• Transporte → Entrega fiable y en orden de extremo a extremo (TCP)
• Internet → Encamina a través de varias redes; añade la dirección IP
• Acceso a la red → Intercambio con la red local; añade la dirección MAC
• Física → Define el medio, la naturaleza de las señales y la velocidad

El relleno es la trampa: cifrar y mantener sesiones son tareas de presentación y sesión, que existen en OSI pero no como capas separadas en TCP/IP.

Respuesta: De ARPANET, una red experimental de conmutación de paquetes financiada por DARPA

TCP/IP sale de ARPANET, financiada por DARPA. No hay un modelo oficial de TCP/IP, pero sí uno funcional, y es el que se ha impuesto en Internet.

• V — TCP es orientado a conexión y entrega los datos en orden y sin duplicados.
• F — UDP garantiza que todo lo que se envía llega, pero más rápido que TCP.
• V — TCP usa confirmaciones (ACK, acuse de recibo) para saber qué ha llegado.
• V — UDP tiene menos sobrecarga y menos latencia que TCP.

UDP no garantiza ni la entrega ni el orden: por eso es más ligero. TCP confirma con ACK y reordena; a cambio, añade más sobrecarga y latencia.

Respuesta: UDP

Tiempo real = UDP. Una entrega de práctica, una web o un correo = TCP, porque ahí no puede faltar ni un byte.

Orden correcto:

1. Física
2. Enlace de datos
3. Red
4. Transporte
5. Sesión
6. Presentación
7. Aplicación

1 física, 2 enlace de datos, 3 red, 4 transporte, 5 sesión, 6 presentación, 7 aplicación. Las cuatro primeras tienen pareja directa en TCP/IP.

• Física → Transmite el flujo de bits en bruto por el hardware de red
• Enlace de datos → Da formato a los datos en la red y vigila errores de formato y el flujo
• Red → Gestiona las direcciones y el paso de los datos entre redes
• Sesión → Mantiene las conexiones abiertas y controla las sesiones
• Presentación → Deja los datos en un formato utilizable; aquí se cifran

Si dudas entre sesión y presentación: sesión = la conversación sigue abierta; presentación = los datos se entienden (formato, cifrado).

• V — Lo desarrolló la ISO (Organización Internacional de Normalización).
• F — Su pila de siete capas es la que usa hoy Internet como protocolo real.
• V — La capa 5 es la de sesión.
• F — La capa de presentación es la que encamina los paquetes entre redes.

OSI es un modelo de referencia: sirve para hablar de capas, pero como pila real no prosperó; la dominante es TCP/IP. Encaminar entre redes es la capa 3 (red).

Respuesta: Aplicación (7) · Presentación (6) · Sesión (5)

La aplicación de TCP/IP hace el trabajo de las tres de arriba de OSI: sesión, presentación y aplicación. De transporte para abajo van una a una.

Respuesta: Acceso a la red

El switch lee la dirección MAC de la trama: capa de acceso a la red en TCP/IP (equivale a enlace de datos, capa 2, en OSI).

Respuesta: Internet

El router abre la trama, lee la dirección IP del datagrama y decide el siguiente salto: capa Internet en TCP/IP (red, capa 3, en OSI).

El switch reenvía tramas fijándose en la dirección MAC y trabaja en la capa de enlace de datos. El router reenvía datagramas fijándose en la dirección IP y trabaja en la capa de red.

Switch: capa 2 (enlace de datos), tramas, MAC. Router: capa 3 (red), datagramas, IP. El datagrama vive en la capa de red de OSI (Internet en TCP/IP).

Respuesta: Las direcciones MAC de origen y destino

La MAC sirve para un tramo (de un equipo al siguiente); la IP y los puertos sirven para todo el viaje. Por eso el router mira el siguiente salto y el switch solo la dirección dentro de la LAN.

Respuesta: Un switch une los ordenadores del aula (MAC) y un router conecta el aula con el campus (IP)

Switch = misma red, direcciones MAC, capa 2. Router = redes diferentes, direcciones IP, capa 3.

Respuesta: Decide por dónde enviar cada paquete según la red de destino · Busca la siguiente pasarela (el siguiente salto) · En casa suele hacer además NAT y DHCP

El router trabaja hasta la capa Internet/red: encamina, elige el siguiente salto y, en casa, suele añadir NAT y DHCP. Esta penaliza: lo de los puertos y el cifrado resta.

Respuesta modelo:

TCP/IP es la arquitectura de protocolos sobre la que funciona Internet; nació en ARPANET, la red experimental de conmutación de paquetes financiada por DARPA, y no tiene un modelo oficial, pero sí uno funcional de cinco capas. La capa física define el medio, las señales y la velocidad; la de acceso a la red gestiona el intercambio entre el equipo y su red y añade la dirección MAC; la capa Internet encamina los datagramas entre redes distintas y añade la dirección IP, y se implementa tanto en los equipos finales como en los routers; la de transporte comunica las dos aplicaciones de extremo a extremo mediante puertos, con TCP, fiable y ordenado, o UDP, más ligero y sin garantías; y la de aplicación da servicio a programas como HTTP o SMTP.

OSI es el modelo de referencia de siete capas que propuso la ISO. Los dos se organizan en capas, y física, enlace de datos, red y transporte de OSI se corresponden una a una con física, acceso a la red, Internet y transporte de TCP/IP. La diferencia principal está arriba: OSI reparte en sesión, presentación y aplicación lo que TCP/IP resuelve en una sola capa de aplicación. Por eso el switch está en la capa 2 de OSI (acceso a la red en TCP/IP) y el router en la capa 3 (Internet). Por último, OSI se quedó como modelo teórico para explicar redes, mientras que TCP/IP se impuso como el estándar real.

Si vas justo de tiempo, prioriza las cinco capas con su función y la correspondencia con OSI: es lo que más puntúa.

Respuesta modelo:

Un protocolo es el conjunto de reglas que fijan cómo se comunican dos entidades situadas en sistemas distintos, es decir, el formato, el significado y la temporización de los mensajes que se intercambian. Sus tres puntos clave son la sintaxis, que define el formato de los datos y los niveles de señal; la semántica, que define la información de control y cómo se manejan los errores; y la temporización, que se ocupa de sintonizar las velocidades y de la secuenciación de los mensajes.

Una arquitectura de protocolos es la organización en capas de varios protocolos: indica qué tarea hace cada capa, cómo interactúan entre ellas y qué información de control añade cada una al mensaje para que pueda transmitirse. Por ejemplo, para enviar un archivo se puede separar el trabajo en un módulo de aplicación que maneja los archivos y las órdenes, un módulo de servicio de comunicaciones que se asegura de que los datos lleguen bien a la aplicación del otro lado y un módulo de acceso a la red que habla con la red concreta a la que está conectado el equipo.

Es la definición que más se repite en los parciales: apréndete las dos frases de definición casi palabra por palabra y añade los tres puntos clave.

Respuesta modelo:

En cada capa se usa un protocolo que añade su propia información de control a los datos que recibe de la capa de arriba; el resultado es la unidad de datos de protocolo, o PDU, de esa capa. Al enviar, la capa de transporte puede trocear los datos de la aplicación y a cada trozo le pone una cabecera con el puerto o SAP de destino, el número de secuencia y un código de detección de errores, formando el segmento. La capa Internet le añade una cabecera con las direcciones IP de origen y destino y forma el datagrama, y la capa de acceso a la red añade la dirección MAC de origen y la del siguiente salto, junto con un código de comprobación al final, formando la trama, que la capa física envía como bits.

En el destino se hace el camino inverso: cada capa quita su cabecera y entrega el resto a la de arriba. Cada cabecera responde a una pregunta distinta: el puerto dice a qué servicio del equipo va, la IP a qué red y equipo, y la MAC a qué dispositivo de la red local se entrega en este tramo.

Un dibujo con los sobres metidos uno dentro de otro (como el del artículo de teoría) suma mucho si te dejan dibujar.

Respuesta modelo:

El switch trabaja con direcciones físicas (MAC) y une los equipos de una misma red local: recibe una trama, mira la MAC de destino y la reenvía solo por el puerto donde está ese equipo. Como no necesita abrir más allá de la trama, se sitúa en la capa de acceso a la red de TCP/IP, que equivale a la capa de enlace de datos, la 2, de OSI.

El router, en cambio, necesita la dirección IP porque une redes diferentes: abre la trama, lee la IP de destino del datagrama, decide cuál es la siguiente pasarela y construye una trama nueva para el siguiente tramo, de modo que las MAC cambian en cada salto mientras la IP se mantiene de principio a fin. Por eso llega hasta la capa Internet de TCP/IP, equivalente a la capa de red, la 3, de OSI. En una red doméstica, el router suele hacer además NAT y DHCP para conectar la red local con Internet.

La frase que lo resume: el switch ve la dirección final dentro de la LAN; el router ve el siguiente salto.