Como hemos visto en el video anterior, el diseño de un sistema de comunicación requiere de la resolución de muchos y complejos problemas. Por este motivo, las redes se organizan en capas o niveles para reducir la complejidad de su diseño. Esta técnica se ha heredado de la metodología de programación consiste en dividir el problema en subproblemas más sencillos de tratar y en la programación modular. Cada una de estas capas o subniveles se construye sobre su predecesor y cada nivel es responsable de ofrecer servicios a niveles superiores.
Dentro de cada nivel de la arquitectura coexisten diferentes servicios. Así, los servicios de los niveles superiores pueden elegir cualquiera de los ofrecidos por las capas inferiores, dependiendo de la función que se quiera realizar. A la arquitectura por niveles también se le llama jerarquía de protocolos. Si los fabricantes quieren desarrollar protocolos compatibles, deberán ajustarse a los protocolos definidos para esa red. Por lo tanto, en una jerarquía de protocolos se siguen las siguientes reglas:
- Cada nivel dispone de un conjunto de servicios.
- Los servicios están definidos mediante protocolos estándares.
- Cada nivel se comunica solamente con el nivel inmediato superior y con el inmediato inferior.
- Cada uno de los niveles inferiores proporciona servicios a su nivel superior.
Cuando se comunican dos ordenadores que utilizan la misma arquitectura de red, los protocolos que se encuentran al mismo nivel de la jerarquía deben coordinar el proceso de comunicación. Por ejemplo, el nivel dos de un equipo (transmitiendo, por ejemplo) coordina sus actividades con el nivel dos del otro extremo (que se encargaría de recibir). Esto quiere decir que ambos deben ponerse de acuerdo y utilizar las mismas reglas de transmisión (es decir, el mismo protocolo).
En general, el nivel n de una maquina se comunica de forma indirecta con el nivel n homónimo de la otra máquina. Como se ha mencionado anteriormente, las reglas y convenciones usadas en esa comunicación se conocen como protocolo de nivel n. A los elementos activos de cada capa se les llama entidades o procesos y son estos los que se comunican mediante el uso del protocolo. Al grupo formado por las entidades o procesos en máquinas diferentes que están al mismo nivel se le llama entidades pares o procesos pares.
El módulo de arquitecturas por niveles necesita información adicional para que los procesos pares puedan comunicarse a un determinado nivel. Estos datos adicionales dependen del protocolo utilizado y sólo se conoce su verdadero significado a ese nivel; normalmente, los niveles inferiores los tratan como si fueran información propiamente dicha. A ese añadido se le llama generalmente cabecera o información de control y suele ir al principio y/o al final del mensaje.
Cuando veamos ejemplos de arquitecturas de redes reales comprobaremos que en todas sus capas se añaden cabeceras de control para la comunicación y todas ellas dependen del protocolo usado a ese nivel. En general una arquitectura de seis capas añade cinco cabeceras de control para transmisión, como se muestra en la imagen. La última capa no suele añadir información adicional ya que se encarga de enviar los dígitos binarios por el cable.
Aunque a primera vista parezca que la transmisión de un mensaje necesita él envió de gran cantidad de información de control, este desperdicio no es muy superior al que sucede en una arquitectura diseñada sin niveles. La razón fundamental es que como se ha dicho, cada capa se encarga de realizar una función diferente y necesita de una cabecera distinta. Sin embargo, puede ocurrir que la división por niveles tenga el efecto lateral de que algunas capas añadan información que se repita en otras capas, sobre todo si no se ha hecho un buen diseño de la arquitectura.