Modelo OSI
Pila
del modelo OSI.
El modelo
de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), también
llamado OSI (en inglés, Open System Interconnection)
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 es muy usado en la enseñanza como una manera de
mostrar cómo puede estructurarse una "pila" de protocolos de
comunicaciones.
El modelo
especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, y suele hablarse de
modelo de referencia ya que es usado 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.
Este modelo está
dividido en siete capas:
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 a 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 denominanencaminadores 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.
Unidades 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.
Transmisión de los datos
Transferencia de información
en el modelo OSI.
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:
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.
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.
Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesión mediante el mismo proceso,
repitiéndose así para todas las capas.
Al llegar al nivel físico se envían los datos que son
recibidos por la capa física del receptor.
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.
Finalmente llegará a la capa de aplicación la cual
entregará el mensaje al usuario.
Formato de los 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).
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