La encapsulación de datos, un concepto crítico.

El término encapsulación es bastante recuerrente cuando se trabaja con redes y no es dificil comprender el concepto. Aquí trataré de explicar de que se trata en términos generales. La encapsulación se explica en detalle en la currícula del CCNA 1 (Network Fundamentals). Primero sepamos que las redes se trabajan en capas, donde cada una de ellas es responsable de una función específica dentro del proceso de envío/recepción de datos desde un host a otro.

Básicamente se trabaja con dos modelos bien conocidos: OSI (Open Systems Interconnection) y TCP/IP, siendo el primero casi utilizado solamente para estudiar las redes y el segundo con seguridad ampliamente implementado en las redes actuales. Internet es una red basada en TCP/IP.

modelo tcpip y osi

Comparación de los modelos TCP/IP y OSI 

 

 Cuando una aplicación genera datos, como por ejemplo un servidor de correos electrónico enviando el mensaje “Hola”, éstos no pueden ser enviados por la red por si solos ya que, al igual que una carta escrita, se necesitan más datos para poder enviar exitosamente el mensaje. Una buena analogía para entender el proceso de encapsulación es justamente la utilización de una carta escrita en papel y que es enviada por el servicio tradicional de correos. En ambos modelos la encapsulación difiere en algunos casos pero en términos generales es parecida. La capa de Aplicación genera el mensaje, esto se llama DATOS a secas. Cada capa tiene lo que se conoce como PDU (Protocol Data Unit) que es el resultado de la capa superior + la información de la misma capa.

Las PDU de cada capa son

Aplicación: Datos

Presentación: Datos

Sesión: Datos

Transporte: Segmento

Red: Paquete

Enlace de Datos: Trama

Física: Bits

Cuando la capa de aplicación genera el mensaje se preocupa de pasarle esos datos a la siguiente capa en el modelo. Si seguimos la referencia de OSI, la capa siguiente será Presentación la cual se preocupa de la interpretación y semántica de los datos. Tipo de codificación y formato son parte de los datos que ingresa esta capa. Si no existiese la capa de presentación sería lo mismo como enviar una carta escrita en español a una persona que solamente habla japonés. La carta llegaría y haría todo el viaje, no perdería nada de su contenido original, pero el destinatario no podría comprender lo que se envió.

Cada capa agrega su propio encabezado a la PDU de la capa superior (header) con información específica única. Esto es parte de la encapsulación. Así, la capa de sesión agrega su encabezado de sesión a los datos entregados por presentación. Cuando sesión entrega los datos a la capa de transporte (el cual ya viene con los datos originales de la capa de aplicación + el encabezado de presentación + el encabezado de sesión), se agrega el encabezado de transporte. Esto recibe el nombre de segmento. Dentro de la información que va en el encabezado de transporte está el tipo de protocolo de transporte (TCP, UDP, número de puerto, etc.). Luego al segmento se le agrega el encabezado de red, que por lo general se trata de tipo IP. Este encabezado incluye campos como dirección IP de origen y destino, TTL, versión del protocolo IP y otros más. En esta capa se habla de “paquete”, que corresponde a la información contenida en un segmento + el encabezado IP.

Este paquete completo se encapsula dentro de una trama cuando pasa a la capa 2. El hecho de encapsular quiere decir que todo el contenido del paquete de capa 3 será puesto dentro de una trama, la cual contiene un inicio de trama (encabezado de capa 2) y un fin de trama (trailer). Todo este proceso se explica en la imagen inferior.

encapsulación de datos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La trama en la cual se pondrá el paquete es dependiente del medio físico por el cual se vaya a enviar. Si se enviará por cable se puede encapsular en una trama Ethernet o si el medio escogido es el aire se puede optar por encapsular en una trama 802.11 (Wi-Fi).

Una vez que se tenga la información de todas las capas puestas en la trama estas se convierten en bits y son enviadas por el medio físico correspondiente en forma de pulsos de luz (fibra óptica), pulsos de voltaje (cableado convencional), ondas electromagnéticas (radio o Wi-Fi), etc.

A medida que el mensaje viaja por la red desde el origen hasta el destino, este puede pasar por múltiples dispositivos como routers, switches, cortafuegos, puentes, entre otros. Cada uno de estos dispositivos desencapsula la trama entrante para encontrar la información que le interesa según su propio funcionamiento. Un router desencapsulará hasta la capa 3 ya que le interesa ver la dirección IP de origen y sobre todo de destino, mientras que un switch tradicional solamente abrirá la trama hasta determinar la dirección de capa 2 y volverá a encapsular nuevamente para realizar la conmutación.

Más información:

http://aprenderedes.com/2006/05/proceso-de-encapsulacion-de-datos

http://www.monografias.com/trabajos15/arquitectura-tcp/arquitectura-tcp.shtml

 

 

  • Franco Damian Salina

    Muchas Gracias por la informacion!