Modelo osi
El modelo
de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), también llamado OSI (en
inglés, Open System Interconnection'sistemas de interconexión abiertos') es el modelo
de red descriptivo, que fue creado por la Organización
Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1980.1 Es un marco de referencia para la definición de arquitecturas en la
interconexión de los sistemas de comunicaciones.
HISTORIA
A principios de 1980 el
desarrollo de redes originó desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme
crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. A medida que las empresas
tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnologías de conexión, las redes se
agregaban o expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las
nuevas tecnologías de red.
Para
mediados de 1980, estas empresas comenzaron a sufrir las consecuencias de la
rápida expansión. De la misma forma en que las personas que no hablan un mismo
idioma tienen dificultades para comunicarse, las redes que utilizaban
diferentes especificaciones e implementaciones tenían dificultades para
intercambiar información. El mismo problema surgía con las empresas que
desarrollaban tecnologías de conexiones privadas o propietarias.
"Propietario" significa que una sola empresa o un pequeño grupo de
empresas controlan todo uso de la tecnología. Las tecnologías de conexión que
respetaban reglas propietarias en forma estricta no podían comunicarse con tecnologías
que usaban reglas propietarias diferentes.
Para
enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización
Internacional para la Estandarización (ISO) investigó modelos de conexión
como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet),
la Arquitectura de Sistemas de Red (Systems Network
Architecture) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de
reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta
investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a
crear redes que sean compatibles con otras redes.
Modelo de referencia osi
Fue desarrollado en 1980 por
la Organización Internacional de Estándares (ISO),1 una federación global de
organizaciones que representa aproximadamente a 130 países. El núcleo de este
estándar es el modelo de referencia OSI, una normativa formada por siete capas
que define las diferentes fases por las que deben pasar los datos para viajar
de un dispositivo a otro sobre una red de comunicaciones.
Siguiendo
el esquema de este modelo se crearon numerosos protocolos. El advenimiento de
protocolos más flexibles donde las capas no están tan desmarcadas y la
correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un
segundo plano. Sin embargo se usa en la enseñanza como una manera de mostrar
cómo puede estructurarse una "pila" de protocolos de comunicaciones.
El
modelo especifica el protocolo que debe usarse en cada capa, y suele hablarse
de modelo de referencia ya que se usa como una gran herramienta para la
enseñanza de comunicación de redes.
Se
trata de una normativa estandarizada útil debido a la existencia de muchas
tecnologías, fabricantes y compañías dentro del mundo de las comunicaciones, y
al estar en continua expansión, se tuvo que crear un método para que todos
pudieran entenderse de algún modo, incluso cuando las tecnologías no
coincidieran. De este modo, no importa la localización geográfica o el lenguaje
utilizado. Todo el mundo debe atenerse a unas normas mínimas para poder
comunicarse entre sí. Esto es sobre todo importante cuando hablamos de la red
de redes, es decir, Internet.
Capa física
Es la que se encarga de la topología
de la red y de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en
lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la
información.
Sus principales funciones se pueden
resumir como:
·
Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la
comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial,
guías de onda, aire, fibra óptica.
·
Definir las características materiales (componentes y conectores
mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la
transmisión de los datos por los medios físicos.
·
Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento,
mantenimiento y liberación del enlace físico).
·
Transmitir el flujo de bits a través del medio.
·
Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe,
etc.
·
Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión)
Capa de enlace de datos
Esta capa se ocupa del direccionamiento físico,
del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de
tramas y del control del flujo. Es uno de los aspectos más importantes que
revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1
y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP),
para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el
paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no
es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes),
verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante
mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red
que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones
cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se
encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus
respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algún otro
dispositivo que reciba información como celulares, tabletas y diferentes
dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situación se determina como
el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de tramas,
protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir
cualquier capa del modelo OSI).
Capa de red
Se encarga de identificar el
enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se
denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y
protocolos de enrutamiento.
El objetivo de la capa de red es
hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no
estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se
denominan encaminadores o enrutadores,
aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers.
Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2
en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los
firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de
máquinas.
En este nivel se realiza el
direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su
receptor final.
Capa de transporte
Capa encargada de
efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de
la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que
esté utilizando. La PDU de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama,
dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el
primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto,
con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80).
Capa de sesión
Esta capa es la que se
encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores
que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio
provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión
establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones
definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos
casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente
prescindibles.
Capa de presentación
El objetivo es encargarse de la
representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan
tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de
manera reconocible.
Esta capa es la primera en trabajar
más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella
se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos
transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de
manejarlas.
Esta capa también permite cifrar los
datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un
traductor.
Capa de aplicación
Ofrece a las aplicaciones la
posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los
protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico(Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases
de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). Hay tantos
protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se
desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.
Cabe aclarar que el usuario
normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele
interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación
pero ocultando la complejidad subyacente.
UNIDAD DE DATOS
El intercambio de información entre
dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente le agrega
información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino
analiza y quita la información de control de los datos como sigue:
Si un ordenador (A) desea enviar
datos a otro (B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un
proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se
desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información
final y otros tipos de información.
N-PDU (Unidad de
datos de protocolo)
Es la información intercambiada entre
entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en
dos sistemas diferentes, utilizando una conexión (N-1).
Está compuesta por:
N-SDU (Unidad de
datos del servicio)
Son los datos que necesitan la
entidades (N) para realizar funciones del servicio pedido por la entidad (N+1).
N-PCI (Información
de control del protocolo)
Información intercambiada entre
entidades (N) utilizando una conexión (N-1) para coordinar su operación
conjunta.
N-IDU (Unidad de
datos de interfaz)
Es la información transferida entre
dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas.
Está compuesta por:
N-ICI (Información
de control del interfaz)
Información intercambiada entre una
entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operación conjunta.
Datos de
Interfaz-(N)
Información transferida entre una
entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.
TRASMICION DE DATOS
La capa de aplicación recibe el
mensaje del usuario y le añade una cabecera constituyendo así la PDU de la capa
de aplicación. La PDU se transfiere a la capa de aplicación del nodo destino,
este elimina la cabecera y entrega el mensaje al usuario.
Para ello ha sido necesario todo este
proceso:
1. Ahora hay que
entregar la PDU a la capa de presentación para ello hay que añadirle la
correspondiente cabecera ICI y transformarla así en una IDU, la cual se transmite
a dicha capa.
2. La capa de
presentación recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la información, es
decir, la SDU, a esta le añade su propia cabecera (PCI) constituyendo así la
PDU de la capa de presentación.
3. Esta PDU es
transferida a su vez a la capa de sesión mediante
el mismo proceso, repitiéndose así para todas las capas.
4. Al llegar al nivel físico se
envían los datos que son recibidos por la capa física del receptor.
5. Cada capa del
receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente había añadido su
capa homóloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior.
6. Finalmente, llegará
a la capa de aplicación, la cual entregará el mensaje al usuario.
FORMATO DE DATOS
Otros datos reciben una serie de nombres y
formatos específicos en función de la capa en la que se encuentren, debido a
como se describió anteriormente la adhesión de una serie de encabezados e
información final. Los formatos de información son los que muestra el gráfico:
Unidad de datos en capa de
aplicación (capa 7).
PPDU
Unidad de datos en la capa de
presentación (capa 6).
SPDU
Unidad de datos en la capa de sesión (capa
5).
capa de
transporte (capa 4).
Unidad de datos en el nivel de red (capa
3).
Unidad de datos en la capa de enlace (capa 2).
Unidad de datos en la capa física (capa
1).
OPERACIÓN SOBRE LOS DATOS
En determinadas situaciones es
necesario realizar una serie de operaciones sobre las PDU para facilitar su
transporte, debido a que son demasiado grandes o bien porque son demasiado
pequeñas y estaríamos desaprovechando la capacidad del enlace.
Bloqueo y desbloqueo
El bloqueo hace corresponder varias (N)-SDUs en una (N)-PDU.
El desbloqueo identifica varias (N)-SDUs que están
contenidas en una (N)-PDU.
Concatenación y separación
La concatenación es una función-(N) que realiza
el nivel-(N) y que hace corresponder varias (N)-PDUs en una sola (N-1)-SDU.
La separación identifica varias (N)-PDUs que están
contenidas en una sola (N-1)-SDU.
