Comunicación en redes: modelos OSI y TCP/IP

Portada

Actividad Colaborativa, Principios de redes y comunicaciones

Funciones de cada capa y cómo se relacionan con protocolos, dispositivos y servicios al transmitir información entre sistemas conectados.

Integrantes:

Fabrizzio Oliva Rodríguez
Gael Mateo Pérez Montejo
Diego Ronaldo Sánchez Pichardo
Vicente Luis Argáez
Diego López Garduza

Grupo K014
2do parcial
Docente: Juan Victorio Naguatt Sánchez
IEU Universidad
20 de octubre de 2026

Introducción

Objetivo de la presentación

Pregunta guía

Desde que alguien escribe una dirección web hasta que la página se ve en su pantalla, ¿qué ocurre en cada capa?

Eje de análisis

Funciones

La tarea que resuelve cada capa del modelo.

Eje de análisis

Protocolos

Las reglas que sigue cada capa para comunicarse.

Eje de análisis

Dispositivos

Los equipos que trabajan en cada capa.

Eje de análisis

Servicios

Lo que la red le ofrece al usuario final.

Fundamentos

Elementos de la comunicación y arquitectura por capas

Toda comunicación en red tiene los mismos elementos

Hola

Emisor

PC, teléfono o servidor

Mensaje

los datos que se envían

Medio

cobre, fibra o radio

Receptor

a quien llega la información

Protocolo: reglas comunes que entienden ambos extremos

¿Por qué dividir la red en capas?

Transmitir información es un problema muy grande, así que los modelos por capas lo parten en tareas pequeñas. Cada capa da servicios a la de arriba y usa los de la de abajo. Además, en cada extremo habla con su capa equivalente por medio de un protocolo.

Transmitir información

Ventajas

Equipos de distintos fabricantes pueden entenderse entre sí (interoperabilidad).
Una capa se puede cambiar sin afectar a las demás (modularidad).
Las fallas se localizan revisando capa por capa (diagnóstico).

Modelo OSI

Modelo OSI: visión general de las 7 capas

7AplicaciónDatos

6PresentaciónDatos

5SesiónDatos

4TransporteSegmento

3RedPaquete

2Enlace de datosTrama

1FísicaBits

¿Qué es?

OSI (Open Systems Interconnection) es un modelo de referencia que la ISO publicó en 1984 como la norma ISO 7498; su versión vigente es la ISO/IEC 7498-1 de 1994. Explica en 7 capas todo lo necesario para que dos sistemas se comuniquen. No es un protocolo, sino un marco conceptual para diseñar, enseñar y diagnosticar redes.

Capas 7 a 5

Corren en el software del host y atienden a la aplicación: formato, seguridad y diálogo.

Capa 4

Se encarga de la entrega extremo a extremo entre procesos. Con TCP, además, la garantiza.

Capas 3 a 1

Mueven los datos por la red: direcciones, rutas, tramas y señales.

De la capa 1 a la 7 el orden es Física, Enlace de datos, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación. Al enviar, los datos bajan por la pila y al recibir, suben.

Modelo OSI, capas superiores

Capas 7, 6 y 5: Aplicación, Presentación y Sesión

Capa 7Aplicación

Función

Es el punto de contacto entre las aplicaciones del usuario y la red. Da servicios como navegar en la web, enviar correo y transferir archivos.

Protocolos

HTTP/HTTPS DNS DHCP SMTP IMAP/POP3 FTP SSH

Dispositivos y servicios

Hosts y servidores web, de correo y DNS, además de proxies y firewalls de nueva generación que revisan el contenido.

PDU: Datos

Capa 6Presentación

Hola

Función

Pasa los datos a un formato común que los dos sistemas entiendan. Se ocupa de la codificación, la compresión y el cifrado.

Protocolos y formatos

TLS/SSL UTF-8 / ASCII JPEG PNG MPEG MIME

Dispositivos y servicios

La realiza el software del host. Ofrece servicios de cifrado (el candado de HTTPS) y de conversión de formatos multimedia.

PDU: Datos

Capa 5Sesión

Función

Abre, mantiene y cierra las sesiones entre aplicaciones. Controla el diálogo (quién transmite y cuándo) y coloca puntos de sincronización para retomar si algo falla.

Protocolos

NetBIOS RPC SIP PPTP SMB

Dispositivos y servicios

Software del host. Inicios de sesión remotos, videollamadas y carpetas compartidas.

PDU: Datos

Modelo OSI, capa 4

Capa de Transporte: comunicación extremo a extremo

Función

Divide los datos en segmentos y los vuelve a unir en el destino.
Distingue cada aplicación con un número de puerto (multiplexación).
Puede ofrecer control de flujo, control de errores y retransmisión, como lo hace TCP.

ClienteServidor

SYN

SYN-ACK

ACK

Conexión establecida

Cliente envía SYN
Servidor responde SYN-ACK
Cliente confirma con ACK

Característica	TCP	UDP
Conexión	Orientado a conexión (saludo de tres vías)	Sin conexión
Fiabilidad	Confirma lo recibido (ACK) y reenvía lo perdido	No confirma ni reenvía
Orden	Entrega en orden gracias a los números de secuencia	Los datos pueden llegar desordenados
Control de flujo	Sí, con ventana deslizante	No
Encabezado	Mínimo 20 bytes	8 bytes, más ligero y rápido
PDU	Segmento	Datagrama
Usos típicos	Web (HTTP/HTTPS), correo, SSH, FTP	DNS, DHCP, VoIP, streaming en vivo, juegos en línea

En esta capa trabajan los firewalls que filtran por puerto, los balanceadores de carga de capa 4 y la traducción de puertos (PAT) de los routers. Un socket combina una IP con un puerto, por ejemplo 192.168.1.10:51432 hacia 203.0.113.10:443.

Modelo OSI, capa 3

Capa de Red: direccionamiento lógico y enrutamiento

Función

Asigna direcciones lógicas (IP) al equipo de origen y al de destino.
Enruta cada paquete por el mejor camino entre redes distintas.
En IPv4 fragmenta los paquetes cuando el enlace lo exige, y avisa de errores con ICMP.

Protocolos

IPv4IPv6ICMP (ping, tracert)OSPFRIPBGPNATIPsec

Dispositivos y servicios

Router, switch de capa 3 y firewall. Servicios de enrutamiento, NAT y VPN.

PDU

Paquete

Su encabezado IP lleva la IP de origen, la IP de destino y el TTL.

PC

RouterNAT

R1

R2

R3camino no elegido

R4

Servidor web

192.168.1.10 TTL 64

Cada router revisa su tabla de enrutamiento y pasa el paquete al siguiente salto. En cada salto el TTL baja 1. Al salir de la red local, el router cambia la IP privada por su IP pública (NAT).

Modelo OSI, capas inferiores

Capas 2 y 1: Enlace de datos y Física

Enlace de datos

PDU: Trama

Función

Entrega tramas dentro de la misma red local usando direcciones MAC (físicas, de 48 bits).
Controla el acceso al medio y detecta errores con el campo FCS (CRC).
Se divide en dos subcapas: LLC, que mira hacia la capa de red, y MAC, que mira hacia el medio.

Protocolos y estándares

Ethernet IEEE 802.3 Wi-Fi IEEE 802.11 ARP VLAN 802.1Q STP PPP

Dispositivos y servicios

Switch, bridge, punto de acceso y tarjeta de red (NIC). El switch aprende las MAC y manda cada trama solo al puerto del destino. También permite dividir la red en VLAN.

Switch

Trama

Puerto	MAC
1	MAC origen

Física

PDU: Bits

Función

Convierte los bits en señales eléctricas (cobre), de luz (fibra) o de radio (inalámbrica).
Define conectores, voltajes, frecuencias, velocidad de transmisión y topología física.
No interpreta los datos, solo los envía y los recibe.

Estándares y medios

UTP Cat 5e/6 con RJ-45 Fibra óptica 1000BASE-T DSL Radio 2.4 y 5 GHz

Dispositivos

Hub, repetidor, módem, transceptores, cables y antenas. El hub repite la señal por todos sus puertos y no distingue a quién va dirigida.

1 0 1 1

Cobre

Fibra

Radio

Hub

Modelo TCP/IP

Modelo TCP/IP: la arquitectura que usa Internet

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace de datos

1 Física

4Aplicación

Junta las funciones de las capas 5, 6 y 7 de OSI. Da servicios al usuario y define el formato de los mensajes.

HTTP/HTTPSDNSDHCPSMTPFTPSSHTLS

3Transporte

Comunica procesos de extremo a extremo usando puertos. Puede ser fiable (TCP) o rápida (UDP).

TCPUDPQUIC (sobre UDP)

2Internet

Direcciona y enruta los paquetes entre redes distintas. Es el corazón del modelo.

IPv4IPv6ICMPOSPFBGP

1Acceso a la red

Reúne las capas 1 y 2 de OSI: el envío de tramas y bits por el medio físico local.

EthernetWi-FiARPPPPFibra / UTP

Origen

Nació en los años 70 para ARPANET, con financiamiento de DARPA, la agencia de investigación del Departamento de Defensa de EE. UU. Se definió formalmente en el RFC 1122 (1989).

Años 70ARPANET

1989RFC 1122

Característica clave

Es un modelo práctico: primero se crearon los protocolos y después se describió el modelo. Por eso es el estándar real de Internet.

Algunos autores, como Kurose y Tanenbaum, usan una versión híbrida de 5 capas que separa Enlace y Física.

Análisis comparativo

OSI frente a TCP/IP: correspondencia y diferencias

7 Aplicación

6 Presentación

5 Sesión

4 Transporte

3 Red

2 Enlace

1 Física

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso a la red

Aplicación, Presentación y Sesión (OSI) corresponden a Aplicación (TCP/IP)

Transporte corresponde a Transporte

Red corresponde a Internet

Enlace y Física corresponden a Acceso a la red

Aspecto	OSI	TCP/IP
Creador	ISO (1984)	DARPA e IETF (años 70, RFC 1122)
Número de capas	7	4 (o 5 en la versión híbrida)
Naturaleza	Teórico, de referencia	Práctico, de implementación
Desarrollo	Primero el modelo y luego los protocolos	Primero los protocolos y luego el modelo
Sesión y presentación	Capas independientes	Incluidas en Aplicación
Uso actual	Enseñanza, diseño y diagnóstico	Base real de Internet y de las LAN

capa 2 capa 7

Los dos modelos describen el mismo proceso, solo que con distinto nivel de detalle. En la práctica se implementa TCP/IP, pero se habla con las capas de OSI, como cuando se dice "switch de capa 2" o "firewall de capa 7".

Síntesis

Tabla integradora: capas, protocolos, dispositivos y servicios

Capa OSI	TCP/IP	Función principal	Protocolos	Dispositivos	Servicios de red	PDU
7 Aplicación	Aplicación	Interfaz entre el usuario y la red	HTTP(S), DNS, DHCP, SMTP, FTP, SSH	Servidores, proxy, firewall NGFW	Web, correo, resolución de nombres, asignación de IP	Datos
6 Presentación		Formato, cifrado y compresión	TLS, UTF-8, JPEG, MPEG, MIME	Software del host	Cifrado HTTPS, codificación multimedia	Datos
5 Sesión		Abrir, mantener y cerrar sesiones	NetBIOS, RPC, SIP, SMB	Software del host	Sesiones remotas, videollamadas	Datos
4 Transporte	Transporte	Entrega extremo a extremo por puertos; con TCP, fiabilidad y control de flujo	TCP, UDP, QUIC	Firewall, balanceador L4	Filtrado de puertos, PAT	Segmento
3 Red	Internet	Direccionamiento IP y enrutamiento entre redes	IPv4, IPv6, ICMP, OSPF, BGP	Router, switch L3	Enrutamiento, NAT, VPN	Paquete
2 Enlace	Acceso a la red	Entrega local por MAC, control de acceso y de errores	Ethernet, Wi-Fi, ARP, 802.1Q, STP	Switch, bridge, AP, NIC	Conmutación, VLAN, Wi-Fi	Trama
1 Física	Acceso a la red	Transmisión de bits como señales	1000BASE-T, fibra, DSL, 802.11 PHY	Hub, repetidor, módem, cables	Conectividad física	Bits

Transmisión de información

Encapsulamiento y desencapsulamiento

El emisor agrega un encabezado en cada capa mientras los datos bajan

Aplicación

DATOS

Datos

Transporte

TCPDATOS

Segmento

Red

IPTCPDATOS

Paquete

Enlace

ETHIPTCPDATOSFCS

Trama

Física

0110 1001 0011 1010 1100 0101 ...

Bits

TCP lleva los puertos de origen y destino, el número de secuencia y el ACK.

IP lleva las IP de origen y destino, el TTL y el protocolo.

ETH y FCS llevan las MAC de origen y destino y el código para detectar errores (CRC).

En el receptor el proceso va al revés

Bits, luego Trama, luego Paquete, luego Segmento y al final Datos

0110 1001 ... ETH IP TCP DATOS FCS

Bits
Trama
Paquete
Segmento
Datos

Encapsular (emisor)

Los datos bajan de la capa 7 a la 1. Cada capa suma su encabezado con la información de control que necesita su capa equivalente en el destino.

Desencapsular (receptor)

Los datos suben de la capa 1 a la 7. Cada capa lee su encabezado, lo quita y pasa el resto hacia arriba hasta entregar los datos originales.

Los routers desencapsulan solo hasta la capa 3 y los switches hasta la capa 2. Luego vuelven a encapsular para reenviar.

Caso práctico

¿Qué pasa al abrir https://www.ejemplo.com?

ejemplo.com

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

1. Resolución DNS

Capa 7, UDP 53

El navegador le pregunta al servidor DNS la IP de www.ejemplo.com y recibe 203.0.113.10.

2. Conexión TCP

Capa 4, TCP 443

Se hace el saludo de tres vías (SYN, SYN-ACK, ACK) con el puerto 443 del servidor.

3. Sesión segura

Capas 5 y 6, TLS

TLS revisa el certificado del servidor y acuerda las claves de cifrado de la sesión.

4. Petición HTTP

Capa 7, HTTP

Se envía GET / HTTP/1.1 ya cifrado y se encapsula en segmentos TCP.

5. Paquete IP

Capa 3, IP

El destino está en otra red: el paquete conserva la IP del servidor, pero se manda primero al gateway 192.168.1.1.

6. Trama Ethernet o Wi-Fi

Capa 2, ARP

ARP consigue la MAC del gateway y el switch lleva la trama hasta el router.

7. Bits por el medio

Capa 1

La NIC convierte la trama en señales por cable UTP, fibra o radio.

8. Ruta y entrega

Respuesta

El router aplica NAT y los routers de Internet reenvían el paquete. El servidor desencapsula y responde con la página.

Este caso muestra cómo cooperan las capas: cada protocolo resuelve una parte del problema (nombre, IP, ruta, MAC y señal) y ninguno podría enviar la página solo. Antes de todo esto, DHCP ya le había dado al equipo su IP, su máscara, su gateway y su servidor DNS.

Implementación

Implementación en una red: dispositivos, puertos y servicios

Topología de una red de oficina y capa en la que opera cada equipo

Internet / ISP

Router + firewallcapa 3 (y de la 4 a la 7), NAT, DHCP y filtrado

Switch administrablecapa 2, MAC, VLAN 10 y 20

PC de usuarioscapas 1 a 7, VLAN 10

Access pointcapas 1 y 2, Wi-Fi

Impresoracapas 1 a 7, VLAN 10

Servidorweb y DNS, VLAN 20

Medio físico: UTP Cat 6 con RJ-45 (capa 1). El enlace al ISP es de fibra.

Servicio	Puerto	Transporte
HTTP (web)	80	TCP
HTTPS (web segura)	443	TCP o UDP*
DNS (nombres)	53	UDP o TCP
DHCP (asignar IP)	67 y 68	UDP
SSH (acceso remoto)	22	TCP
SMTP (envío de correo)	25 y 587	TCP
IMAP (lectura de correo)	143, o 993 con TLS	TCP
FTP (archivos)	20 y 21	TCP

* HTTP/3 usa QUIC sobre UDP 443.

Diagnóstico de abajo hacia arriba

1. ¿Hay cable o señal Wi-Fi? (capa 1)
2. ¿El switch ve la MAC? (capa 2)
3. ¿Responde el ping al gateway? (capa 3)
4. ¿El puerto está abierto? (capa 4)
5. ¿Se resuelve el DNS? (capa 7)

Cierre

Conclusiones

01

01 Divide y vencerás

La arquitectura por capas reparte la transmisión en tareas independientes. Cada capa tiene una función clara y se comunica con su capa equivalente usando protocolos estandarizados.

02

02 Dos modelos, un mismo proceso

OSI, con 7 capas, es la referencia conceptual para analizar y diagnosticar. TCP/IP, con 4 capas, es la implementación real sobre la que funciona Internet.

03

03 Protocolos, dispositivos y servicios

Cada capa tiene sus propios elementos. Por ejemplo, el router trabaja con IP en la capa 3, el switch con MAC en la capa 2 y los servidores ofrecen DNS, DHCP y web en la capa 7.

04

04 Encapsulamiento

La información viaja porque el emisor encapsula y el receptor desencapsula. Entender este flujo ayuda a diseñar, implementar y resolver problemas en redes interconectadas.

Saber qué hace cada capa es la base para tomar decisiones técnicas: qué dispositivo comprar, qué protocolo usar, qué puertos abrir en el firewall y por dónde empezar cuando la red falla.