IFTS 14 2025 TS SEIC Protocolo de IoT

Vamos a desglosar de forma clara enfocándonos en la capa de enlace (capa 2 del modelo OSI) y cómo actúa en el escenario siguiente: tu red doméstica conectada a través de un módem/router a la red del proveedor "Sernet" por medio de fibra óptica.

🧠 ¿Qué hace la capa de enlace?

La capa de enlace de datos se encarga de:

• El encapsulamiento y transmisión de tramas (frames).

• La detección y corrección de errores de capa física.

• La identificación de dispositivos mediante direcciones MAC.

• El control de acceso al medio (MAC), sobre todo en medios compartidos como Ethernet o WiFi.

📡 En tu red doméstica: WiFi/Ethernet

• Si estás conectado por WiFi, la capa de enlace está usando el estándar IEEE 802.11.

• Si estás conectado por cable Ethernet, se usa el estándar IEEE 802.3.

Ambos trabajan en la capa 2 y se encargan de:

• Formar tramas con cabeceras que contienen direcciones MAC.

• Controlar cuándo se transmite la información (por ejemplo, mediante CSMA/CA en WiFi).

🔌 El módem/router y la conexión de fibra

El módem/router actúa como intermediario entre tu red local y la red del proveedor. En una conexión por fibra óptica, lo habitual es que se use un equipo llamado ONT (Optical Network Terminal), o que esté integrado en tu módem/router.

Entre tu router y el proveedor (Sernet), en la capa de enlace pueden pasar estas cosas:

• En el lado del router:

  • La capa de enlace puede seguir siendo Ethernet (con conectores RJ45) o GPON (Gigabit Passive Optical Network) si es fibra.

  • Se utiliza una dirección MAC para identificar el dispositivo ante la red del proveedor.

  • Se encapsulan tramas Ethernet que viajan a través de una capa física óptica.

• Entre el router y el proveedor (Sernet):

  • La comunicación en la capa 2 generalmente se hace mediante protocolos como GPON o EPON, que son variantes de Ethernet para fibra óptica.

  • También puede usarse VLAN tagging (IEEE 802.1Q) si el proveedor segmenta clientes usando VLANs.

  • La red del proveedor puede funcionar como un gran switch (desde la perspectiva de capa 2), enrutando tramas hasta sus servidores de acceso a Internet.

🔁 Ejemplo de flujo de trama

1. Tu PC envía un paquete IP a Google.

2. Ese paquete IP se encapsula en una trama Ethernet (o WiFi) con:

   • MAC de origen: la de tu PC.

   • MAC de destino: la del router.

3. El router desempaqueta el paquete IP y lo reencapsula en otra trama (probablemente Ethernet o GPON) hacia el proveedor.

4. Esa trama viaja por la fibra óptica hasta el equipo del proveedor (OLT).

5. A partir de ahí, el proveedor enruta el paquete IP a su destino.

✅ Conclusión

En tu conexión hogar ↔ Sernet, la capa de enlace cambia según el medio:

• WiFi o Ethernet (802.11 / 802.3) dentro de tu casa.

• Ethernet sobre fibra (GPON, EPON, o similar) entre el módem/ONT y la red del proveedor.

Todo esto permite que las tramas viajen adecuadamente por los distintos medios físicos hasta alcanzar la capa 3 (red), que se encarga de enrutar paquetes IP.

Vamos a meternos de lleno en GPON (Gigabit-capable Passive Optical Network) y su formato de trama, específicamente en la capa de enlace de datos. GPON es una tecnología de acceso basada en fibra óptica, ampliamente usada por los proveedores de Internet para conectar usuarios finales (como vos) con la red del proveedor mediante un sistema punto a multipunto.

🔍 ¿Qué es una trama GPON?

En GPON, la capa de enlace está definida por el protocolo GTC (GPON Transmission Convergence), y su unidad básica de transmisión es:

• Para downstream (de proveedor a usuario): un bloque llamado GEM frame dentro de una estructura GTC frame.

• Para upstream (de usuario a proveedor): los datos se envían como tramas GEM durante intervalos de tiempo asignados (TDM, multiplexación por división en el tiempo).

🧱 Estructura general de una trama GPON (GTC)

Cada trama GTC (de 125 µs) está compuesta por:

1. GTC Header (Encabezado)

Tamaño: 8 bytes

2. Downstream Payload (Carga útil de bajada)

La carga útil contiene múltiples GEM frames, que son las verdaderas unidades que transportan los datos del usuario, voz, video, etc.

💠 Formato de la trama GEM (GPON Encapsulation Method)

Las tramas GEM son similares conceptualmente a tramas Ethernet, pero están adaptadas al sistema GPON. Cada GEM frame puede ser fragmentado, asegurando que grandes paquetes puedan ser divididos en múltiples GEM frames.

Estructura de una trama GEM:

🔁 Flujo de tramas GPON

1. El OLT (en el proveedor) envía datos en broadcast a todas las ONUs.

2. Cada ONU examina los encabezados GEM y extrae solo los que coinciden con su Port-ID.

3. Para el upstream, el OLT asigna ventanas de tiempo a cada ONU para enviar sus tramas GEM.

🎯 ¿Para qué sirve cada campo?

• Port-ID: Permite multiplexar muchos usuarios en un solo enlace físico (es como un "MAC virtual").

• PTI: Distingue si es tráfico de usuario, control, administración, etc.

• Payload Length: Define el tamaño real, útil para evitar fragmentación innecesaria.

• Last Fragment: Permite reensamblar grandes paquetes.

• CRC (opcional): Mejora la confiabilidad detectando errores.

🧠 Resumen conceptual

Vamos a ubicar claramente dónde ocurre NAT (Network Address Translation) dentro de la cadena de comunicación desde tu red doméstica hasta Internet, y cómo se relaciona eso con las capas del modelo OSI.

🧭 ¿Qué es NAT y para qué sirve?

NAT es una técnica usada principalmente por routers para permitir que varios dispositivos privados compartan una única dirección IP pública.

En redes domésticas:

• Tus dispositivos (PC, celular, TV) tienen IP privadas (como 192.168.x.x).

• El proveedor (Sernet, en tu caso) te asigna una IP pública.

• El router hace NAT para que todos los dispositivos puedan salir a Internet usando esa IP pública.

🔌 ¿Dónde se hace NAT?

👉 NAT ocurre en el router (o módem/router) que tenés en tu casa, justo en el punto de interconexión entre:

• La red privada interna (WiFi/Ethernet → 192.168.x.x), y

• La red del proveedor (por GPON/fibra) que conecta con Internet (IP pública asignada por Sernet).

Ubicación en capas del modelo OSI:

• NAT se realiza en la capa 3 (Red), ya que se basa en la modificación de direcciones IP dentro de los encabezados IP.

• Puede implicar también cambios en la capa 4 (Transporte) si se utiliza NAT con puerto (PAT), que también modifica los números de puerto TCP/UDP.

📡 Ruta completa con NAT

1. Tu PC (IP privada: 192.168.1.10) quiere acceder a Google (8.8.8.8).

2. El paquete llega al router con destino a Internet.

3. El router reemplaza la IP de origen (192.168.1.10) por su IP pública (e.g., 181.120.56.34).

4. El paquete sigue hacia Sernet, atraviesa su red, y llega a Internet.

5. La respuesta de Google llega a 181.120.56.34, el router recuerda que ese tráfico corresponde a 192.168.1.10 y le reenvía la respuesta.

🛑 ¿Y el proveedor hace NAT?

Por lo general, no, aunque en algunos casos especiales (por ejemplo, ISPs que implementan CG-NAT, Carrier-Grade NAT), el proveedor también puede hacer NAT dentro de su red antes de salir a Internet.

Esto pasa si:

• El proveedor tiene escasez de IP públicas.

• Se asignan IPs privadas del tipo 100.64.0.0/10 a los routers del cliente.

En ese caso hay dos capas de NAT:

• Una en tu router (NAT doméstico).

• Otra en la red del proveedor (CG-NAT).

🧠 Conclusión

🔹 El NAT doméstico ocurre en el router que tenés en tu casa, entre la red local (LAN) y la red del proveedor (WAN).

🔹 Opera en la capa de red (capa 3) y a veces en la de transporte (capa 4).

🔹 En algunas redes, el proveedor puede aplicar un NAT adicional (CG-NAT) antes de llegar a Internet.