Qué es un modelo de capas de red
La comunicación en internet no funciona mediante un único mecanismo.
Cuando ves un sitio web, tu dispositivo combina procesos como transportar comunicación por Wi-Fi o LAN cableada, entregarla a un destino usando direcciones IP, gestionar cómo se entregan los datos con TCP o UDP, y permitir que las aplicaciones se comuniquen entre sí mediante HTTP o DNS.
Si intentas entender todo esto al mismo nivel, se vuelve difícil ver el panorama general de la comunicación de red.
Por eso es importante la perspectiva de dividir la comunicación en capas.
Un modelo de capas de red es una forma de ordenar los mecanismos de comunicación por rol. Al pensar que cada capa se encarga de un rol distinto, la comunicación compleja se vuelve más fácil de entender.
Este artículo observa la estructura por capas de las redes, centrado en el modelo TCP/IP, que se usa a menudo para entender la comunicación en internet.
Las cuatro capas del modelo TCP/IP
En el modelo TCP/IP, la comunicación se considera de forma amplia mediante las siguientes cuatro capas.
| Capa del modelo TCP/IP | Rol principal | Elementos representativos |
|---|---|---|
| Capa de interfaz de red | Maneja la comunicación física y la comunicación dentro de la misma red | Ethernet (LAN cableada), Wi-Fi, fibra óptica |
| Capa de internet | Entrega la comunicación al destino usando direcciones IP | IP |
| Capa de transporte | Gestiona cómo se entregan los datos | TCP, UDP |
| Capa de aplicación | Define reglas de comunicación entre aplicaciones | HTTP, HTTPS, DNS |
Mirar estas cuatro capas facilita ordenar los roles en la comunicación de red.
El punto importante no es memorizar todos los detalles. Primero, entiende las diferencias entre los roles que maneja cada capa.
Este artículo busca ayudarte a entender el conjunto del modelo TCP/IP. Los mecanismos detallados de direcciones IP, enrutamiento, TCP, UDP, HTTP, HTTPS, DNS y temas similares se tratan en otros artículos.
Aquí, en vez de explicar cada tecnología en detalle, ordenaremos "con qué capa del modelo TCP/IP se relaciona" y "qué rol tiene dentro de la comunicación completa".
Por qué pensar en capas
La razón para pensar en capas es entender la comunicación separando sus roles.
Por ejemplo, incluso cuando no puedes acceder a un sitio web, no siempre hay una sola causa posible.
Puede haber un problema con la conexión Wi-Fi o LAN cableada. Puede haber un problema para llegar al destino de comunicación usando una dirección IP. La conexión TCP puede no establecerse correctamente. DNS puede no poder convertir el nombre de dominio en una dirección IP. O puede que simplemente se devuelva un error como respuesta HTTP.
Incluso con el mismo estado de "no es posible comunicarse", la capa donde ocurre el problema puede ser distinta.
Usando el modelo TCP/IP, puedes pensar los problemas de comunicación de la siguiente manera.
| Dónde mirar | Problema que considerar |
|---|---|
| Capa de interfaz de red | Si la comunicación física o inalámbrica es posible en primer lugar |
| Capa de internet | Si se puede llegar al destino usando una dirección IP |
| Capa de transporte | Si la comunicación se establece con TCP o UDP |
| Capa de aplicación | Si el procesamiento del lado de la aplicación, como HTTP o DNS, funciona correctamente |
De este modo, pensar en capas permite ordenar los mecanismos de red parte por parte.
Capa de interfaz de red
La capa más baja del modelo TCP/IP es la capa de interfaz de red.
Esta capa es la parte que transporta efectivamente la comunicación. LAN cableada, Wi-Fi, fibra óptica, comunicación móvil y tecnologías similares se relacionan con ella.
Los datos de comunicación no se mueven simplemente por el espacio vacío tal como están. En la práctica se transportan como señales eléctricas, ondas de radio, señales ópticas y formas similares.
Por ejemplo, la LAN cableada usa cables para la comunicación. Wi-Fi usa ondas de radio para la comunicación. La comunicación por fibra óptica usa señales ópticas.
El rol de esta capa no es entender el contenido HTTP ni el contenido de consultas DNS. Su primer rol es hacer posible transportar señales de verdad.
Si la capa de interfaz de red no funciona, tampoco pueden establecerse la comunicación IP, la comunicación TCP ni la comunicación HTTP que están por encima.
Según el material, esta capa también puede llamarse "capa de acceso a red" o "capa de enlace". Los nombres varían, pero aquí basta con entenderla como "la capa para transportar efectivamente la comunicación".
Capa de internet
Aunque la capa de interfaz de red haga posible transportar señales, eso por sí solo no entrega la comunicación a un destino en internet.
Lo siguiente que hace falta es un mecanismo para decidir "a dónde entregarla". La capa de internet cumple este rol.
El centro de la capa de internet es IP.
IP maneja el origen y el destino de la comunicación usando direcciones IP. Cuando tu dispositivo accede a un sitio web, la comunicación se envía hacia la dirección IP de la otra parte.
En internet hay muchos routers y equipos de red. Los datos de comunicación se entregan al destino previsto mientras pasan por ellos.
En esta capa importa "a qué parte entregar".
El punto importante aquí es que IP no entiende el contenido de la comunicación en sí. IP no juzga contenido HTTP ni el contenido de una página web; maneja la información necesaria para entregar la comunicación al destino.
En otras palabras, la capa de internet es la capa responsable de "hacia dónde debe dirigirse la comunicación".
Capa de transporte
Aunque exista un mecanismo para entregar comunicación a un destino mediante la capa de internet, cómo entregar los datos es un problema separado.
La capa de transporte cumple este rol.
La capa de transporte usa TCP y UDP.
TCP es un mecanismo para enviar y recibir datos gestionando una conexión con la contraparte de comunicación. Se relaciona con si los datos llegan en orden y cómo tratar datos que se pierden en el camino.
UDP es un método de comunicación más simple que TCP. Como no realiza gestión de conexión ni confirmación de entrega de forma tan estricta como TCP, a veces se usa para comunicaciones donde es importante el comportamiento en tiempo real.
Esta capa se relaciona con puntos como "cómo entregar los datos", "si gestionar una conexión" y "a qué aplicación pasarlos".
Por ejemplo, incluso en el mismo dispositivo, varias aplicaciones como navegador, chat, juego y correo pueden estar comunicándose al mismo tiempo. En la capa de transporte se usan números de puerto e información similar para manejar qué comunicación debe pasarse a qué aplicación.
En otras palabras, la capa de transporte es la capa responsable de "qué método usar para entregar la comunicación que se dirige al destino".
Capa de aplicación
La capa superior del modelo TCP/IP es la capa de aplicación.
Esta capa maneja las reglas mediante las cuales las aplicaciones intercambian información entre sí.
Cuando ves un sitio web, se usa HTTP o HTTPS. HTTP es una regla para que navegadores y servidores web intercambien información.
Por ejemplo, el navegador solicita "quiero recuperar esta página" al servidor web, y el servidor devuelve HTML, imágenes, CSS, JavaScript y datos similares.
DNS también se relaciona con la capa de aplicación. DNS es un mecanismo para convertir nombres de dominio en direcciones IP.
Cuando introduces un nombre de dominio en un navegador, el dispositivo busca la dirección IP correspondiente a ese nombre. Luego usa ese resultado para conectarse al destino de comunicación real.
En esta capa, la información se intercambia en una forma que las aplicaciones pueden entender. Con HTTP, la comunicación ocurre en forma de solicitudes y respuestas. Con DNS, una consulta pregunta por la dirección IP correspondiente a un nombre de dominio.
En otras palabras, la capa de aplicación es la capa responsable de "qué información significativa intercambian las aplicaciones entre sí".
Ver el acceso web con el modelo TCP/IP
Cuando accedes a un sitio web, cada capa del modelo TCP/IP trabaja junto con las demás.
Sin embargo, la comunicación real no "empieza desde la capa inferior en orden". Cuando accedes a un sitio web, el procesamiento comienza con una aplicación como el navegador.
En el lado emisor, la comunicación se pasa desde las capas superiores hacia las inferiores.
Primero, en la capa de aplicación, el navegador crea una solicitud HTTP o HTTPS. Si hace falta, DNS también busca la dirección IP correspondiente al nombre de dominio.
Después, en la capa de transporte, TCP o UDP gestiona cómo se entregan los datos. Muchas comunicaciones web usan TCP, pero algunas comunicaciones, como HTTP/3, usan UDP.
Luego, en la capa de internet, se maneja la información para dirigirse al destino de comunicación mediante direcciones IP. Aquí, los datos de comunicación se envían hacia la dirección IP de destino.
Por último, en la capa de interfaz de red, la comunicación se transporta como señales reales mediante Wi-Fi, LAN cableada, fibra óptica, comunicación móvil y rutas similares.
Así, en el lado emisor, los datos creados en las capas superiores se pasan hacia capas inferiores mientras se agrega la información necesaria para la comunicación. Este proceso se llama encapsulación.
La comunicación que llega al lado del servidor se pasa entonces desde las capas inferiores hacia las superiores.
Las señales se reciben en la capa de interfaz de red, la información de destino se maneja en la capa de internet, el método de entrega se procesa en la capa de transporte y finalmente la comunicación se pasa a la aplicación de servidor web.
En otras palabras, el acceso web fluye de la siguiente manera.
| Situación | Flujo de comunicación | Contenido principal |
|---|---|---|
| Lado emisor | Capa de aplicación -> Capa de transporte -> Capa de internet -> Capa de interfaz de red | La solicitud del navegador se convierte en una forma que puede enviarse como comunicación |
| En la red | Viaja hacia el destino a través de cada equipo de red | La comunicación se transporta con base en direcciones IP |
| Lado receptor | Capa de interfaz de red -> Capa de internet -> Capa de transporte -> Capa de aplicación | La comunicación recibida se pasa a la aplicación de servidor web |
Visto así, el modelo TCP/IP no es simplemente una historia de "comunicarse en orden desde abajo". En el lado emisor, el procesamiento va de arriba hacia abajo, y en el lado receptor, de abajo hacia arriba, permitiendo que las aplicaciones se comuniquen entre sí.
Acceder a un sitio web es, en última instancia, un intercambio entre aplicaciones: un navegador y un servidor web. Para que ese intercambio funcione, la capa de transporte, la capa de internet y la capa de interfaz de red lo sostienen desde abajo.
Diferencia con el modelo de referencia OSI
El modelo de referencia OSI también se usa a menudo como modelo de capas de red.
El modelo de referencia OSI divide la comunicación en siete capas. El modelo TCP/IP, en cambio, es un modelo de cuatro capas usado de forma más práctica para entender la comunicación en internet.
En una etapa inicial, no hace falta memorizar en detalle las siete capas del modelo de referencia OSI. Es más fácil empezar entendiendo el modelo TCP/IP, que se conecta más directamente con la comunicación real en internet.
El modelo de referencia OSI también es una forma importante de pensar para entender redes. Si quieres aprender con más detalle, también es útil consultar el modelo de referencia OSI.
Este artículo ordena la estructura básica de la comunicación principalmente mediante el modelo TCP/IP, que es más fácil de conectar con la comunicación real en internet.
Perspectivas importantes para pensar el anonimato
El modelo TCP/IP también es importante al pensar en el anonimato.
Esto se debe a que en la comunicación hay información distinta visible en capas distintas.
Por ejemplo, las direcciones IP se relacionan con la capa de internet. Los números de puerto TCP y UDP se relacionan con la capa de transporte. DNS, HTTP, cookies, User-Agent e información similar se relacionan con la capa de aplicación.
Todo esto es información relacionada con la comunicación, pero no todo está en la misma capa.
Aunque ocultes una dirección IP, las cookies pueden permitir juzgar que se trata de la misma persona usuaria. Aunque el contenido de la comunicación esté cifrado con HTTPS, no desaparece toda la información sobre el destino. Si DNS se maneja de forma inadecuada, puede verse qué dominio intentaste visitar.
En otras palabras, al pensar en anonimato, hay que separar "qué quieres ocultar" de "la información de qué capa es visible".
Entender el modelo TCP/IP facilita ordenar con qué parte de la comunicación se relacionan direcciones IP, DNS, HTTPS, cookies, User-Agent y elementos similares.
Resumen
Un modelo de capas de red es una forma de pensar para entender la comunicación dividiéndola por rol.
Este artículo se centró en el modelo TCP/IP, que facilita entender la comunicación en internet.
En el modelo TCP/IP, la comunicación se considera mediante las siguientes cuatro capas.
| Capa | Rol |
|---|---|
| Capa de interfaz de red | Transporta comunicación por LAN cableada, Wi-Fi, fibra óptica y rutas similares |
| Capa de internet | Entrega la comunicación al destino usando direcciones IP |
| Capa de transporte | Gestiona cómo se entregan los datos con TCP o UDP |
| Capa de aplicación | Maneja reglas de comunicación entre aplicaciones, como HTTP y DNS |
La comunicación se establece mediante la cooperación de estas capas.
La capa de interfaz de red por sí sola no puede decidir el destino. La capa de internet por sí sola no puede gestionar cómo se entregan los datos. La capa de transporte por sí sola no puede manejar la recuperación de páginas web ni resolver nombres DNS. La capa de aplicación por sí sola no puede transportar físicamente la comunicación.
La comunicación en internet funciona porque cada capa tiene un rol distinto.
Entender el modelo TCP/IP facilita ordenar el panorama general de la comunicación de red. También facilita, al pensar en anonimato, juzgar la información de qué capa es visible, qué queda oculto y qué no queda oculto.
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