Una jerarquía de protocolos es una combinación de protocolos. Cada nivel de la jerarquía especifica un protocolo diferente para la gestión de una función o de un subsistema del proceso de comunicación. Cada nivel tiene su propio conjunto de reglas. Los protocolos definen las reglas para cada nivel en el modelo OSI:
| Nivel de aplicación | Inicia o acepta una petición |
| Nivel de presentación | Añade información de formato, presentación y cifrado al paquete de datos |
| Nivel de sesión | Añade información del flujo de tráfico para determinar cuándo se envía el paquete |
| Nivel de transporte | Añade información para el control de errores |
| Nivel de red | Se añade información de dirección y secuencia al paquete |
| Nivel de enlace de datos | Añade información de comprobación de envío y prepara los datos para que vayan a la conexión física |
| Nivel físico | El paquete se envía como una secuencia de bits |
Los niveles inferiores en el modelo OSI especifican cómo pueden conectar los fabricantes sus productos a los productos de otros fabricantes, por ejemplo, utilizando NIC de varios fabricantes en la misma LAN. Cuando utilicen los mismos protocolos, pueden enviar y recibir datos entre sí. Los niveles superiores especifican las reglas para dirigir las sesiones de comunicación (el tiempo en el que dos equipos mantienen una conexión) y la interpretación de aplicaciones. A medida que aumenta el nivel de la jerarquía, aumenta la sofisticación de las tareas asociadas a los protocolos.
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