Que es, como funciona y para que sirve el Modelo OSI

Modelo OSI 

Que es, como funciona y para que sirve el Modelo OSI

El modelo OSI es sin dudas el origen de todos los padrones que utilizamos para comunicación entre hardware y software.

Todos nosotros en algún momento ya escuchamos hablar de él, no siempre fue así.

Empecemos desde el comienzo y entendamos el modelo OSI.

Modelo OSI: La historia que cambio las redes

Hace mucho tiempo las computadoras de distintos fabricantes no se reconocían por red, lo que ocasionaba muchos problemas.

Imaginemos que una gran compañía que tenía todos los servidores de una marca X.

Adquiere otra compañía más chica con servidores de una marca Y.

Para que los servidores de las dos compañías se comunicaran.

Había que cambiar todos los servidores de marca Y cambiándolos a servidores de marca X.

Las compañías empezaron a presionar el gobierno por toda la plata que tenían que gastar.

Los gobiernos presionaron a la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization) por un modelo de referencia.

Es de ahí que en 1984 la Organización Internacional de Normalización publica su estándar.

El modelo de interconexión de sistemas abiertos (Open Systems Interconnect), también conocido como Modelo OSI (ISO/IEC 7498-1).

Modelo OSI: Un modelo de siete niveles o siete capas

El modelo de comunicación universal estaba definido, y funcionaba con siete diferentes niveles.

Estes niveles tiene que ver con los diferentes niveles de software y hardware que existían en ese momento.

Y cuales son los siete niveles?

En general el flujo de datos se hace desde la camada más alta a la camada más baja.

Es de esta forma, nosotros seguiremos el flujo.

Las capas del modelo OSI

Séptimo Nivel – Nivel o Capa de aplicación

La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario, por esta razón es también el nivel que tiene el mayor número de protocolos existentes, ya que los usuarios son los que tienen un gran número de necesidades.

Este nivel es responsable por convertir las diferencias que existen entre los varios sistemas operativos y aplicativos para un padrón, es decir, esta camada recibe las informaciones que viene del usuario que llamamos SDU (Service Data Unit) y adiciona la información de control que llamamos de PCI (Protocol Control Information) para que tengamos como salida la conocida PDU (Protocol Data Unit).

Los protocolos más conocidos de esta capa son: NFS, AFP, HTTP, SMTP, FTP, SSH, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, BitTorrent, DNS, entre otros.

Sexto Nivel – Nivel o Capa de presentación

Es una camada intermedia entre la sesión y aplicación.

Es responsable que la información se pueda enviar de manera que el receptor la pueda entender.

En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos.

Por ejemplo, la conversión para que protocolos como el tcp/ip puedan hablar con el ipx/spx.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos.

Por ejemplo: la conversión de datos de ASCII para EBCDIC.

La criptografía de datos también es hecha en esta capa.

Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor universal.

Quinto nivel – Nivel o 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.

Para obtener éxito en el proceso de comunicación.

La capa de sesión tiene que preocuparse con la sincronización entre hosts, para que la sesión abierta entre ellos se mantenga arriba.

Los protocolos más conocidos de esta capa son: SMTP, FTP, SAP, SSH, ZIP, RCP, SCP, Netbios, ASP, entre otros.

Cuarto Nivel – Nivel o capa de transporte

La capa de transporte garantiza que los mensajes lleguen a su destinatario sin errores, en la secuencia correcta y sin pérdidas de datos.

Los protocolos de capas superiores no tienen cualquier preocupación por la transferencia de datos.

También es esta capa que se encarga de recibir los datos enviados por la capa de sesión.

Después de fragmentarlos para que se envié a la capa de red.

En la recepción hace el proceso inverso.

Juntando los paquetes enviados por la capa de red en segmentos para la capa de sesión.

Pausa para una información importante.

La importancia de la capa de transporte

La capa de transporte separa las capas de nivel de aplicación (capas de la 5 hasta la 7) de las capas de nivel físico (capas de la 1 hasta la 3).

Esta capa hace la comunicación entre esos dos grupos y determina la clase de servicio necesaria.

La clase de servicio puede ser orientada a la conexión.

Con el control de los errores y servicio de confirmación de la recepción de paquetes (TCP).

La clase de servicio también puede no ser orientada a la conexión.

Sin todo los controles de error y recepción de paquetes (UDP).

El hardware y/o software que está adentro de la capa de transporte, se comunica con sus usuarios por medio de las reglas de servicio que se intercambian por medio de uno o más TSAP (Transport Service Access Point), que son manejadas acorde al tipo de servicio prestado.

Estas reglas son transportadas por las TPDU (Transport Protocol Data Unit).

El tamaño y la complejidad de un protocolo de transporte va a depender del tipo de servicio que él puede obtener en la capa de red, o sea, en una capa de red que pueda hacer el transporte con más confianza con capacidad de circuito virtual, una capa de transporte mínima es necesaria.

Si la capa de red no es muy confiable o si solo tiene el soporte a datagramas, el protocolo de transporte tendrá que incluir tareas externas de detección y recuperación de errores.

Modos de los protocolos de transporte

La ISO define que los protocolos de transporte pueden operar en dos modos:

Orientado a la conexión – Como ejemplo de protocolo que está orientado a la conexión, tenemos el TCP.

No orientado a la conexión – Como ejemplo de protocolo que no está orientado a la conexión, tenemos el UDP.

Creo que ya queda bastante claro que los protocolos de transporte que no están orientados a la conexión no son confiables, ya que no garantizan las entregas de las TPDU, y tampoco la ordenación de ellas.

Todavía, en estructuras donde el servicio de la capa de red, y las dos inferiores, es bastante confiable, como en redes locales o datacenters, un protocolo de transporte que no orientado a la conexión suele ser utilizado, más que nada para disminuir el overhead de los protocolos orientados a la conexión.

Clases de la capa de Transporte

Las funciones implantadas por la capa de transporte están directamente relacionadas a la calidad del servicio deseado, con este pensamiento se crearon cinco clases de protocolos orientados a la conexión:

• Clase 0: es la más simple de todas, en ella no hay ninguno mecanismo de detección y recuperación de errores;

• Clase 1: en esta clase se hace solamente la recuperación de errores básicos señalizados por la red;

• Clase 2: esta clase permite que varias conexiones de transporte sean multiplexadas arriba de una única conexión de red, en ella también se puede implantar mecanismos de control de flujo;

• Clase 3: en esta clase podemos definir la recuperación de los errores señalizados por la red y que varias conexiones de transporte sean multiplexadas arriba de una conexión de red;

• Clase 4: esta clase permite que se configure la detección y recuperación de errores y también que varias conexiones de transporte sean multiplexadas arriba de una única conexión de red.

Los protocolos más conocidos de esta capa son: TCP, UDP, ZIP, NBP, IPX/SPX.

Camadas que van de una punta a la otra punta

Las capas que vimos hasta ahora son capas que van desde el origen hasta el destino o de punta-a-punta.

Estas capas superiores no consideran los detalles de los recursos subyacentes.

Los softwares en las capas de transporte, de sesión, de presentación y de aplicación por lo general están en el host de origen.

Estas capas superiores hablan directamente con los softwares similares en el host de destino.

Utilizan una secuencia especial de bits.

Esta secuencia esta al principio y al final del flujo inicial de bits y de mensajes de control.

Las capas inferiores que vamos a detallar, miran toda las sub partes del camino de manera independiente.

Cuanto más cercano de la capa física, en mayor detalle.

Así también en mayor cantidad de partes se puede dividir una misma trama entre origen y destino.

Retomando con las capas del Modelo OSI

Tercer Nivel – Nivel o capa de red

La capa de red provee los medio funcionales y de procedimiento para que se haga la transferencia de tamaño variable de datos en secuencias, de una origen en un host que se encuentra en una red de datos para un host de destino que se encuentra en una red de datos diferente, tratando de mantener la calidad de servicio que habría sido requerida por la capa de transporte.

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.

La capa de red hace el enrutamiento de funciones, y también puede hacer la fragmentación y rearmado de datos.

También pueden enviar reportes de los errores en la entrega de paquetes.

“Gracias a las funciones que realizan los routers, es que se hace posible la existencia de la internet”

Esta capa se puede dividir en tres sub capas:

• Sub capa de acceso – se consideran para esta sub capa los protocolos que trabajan directamente con la interface para redes, tales como X.25;

• Sub capa dependiente de convergencia – esta sub capa se hace necesaria para elevar el nivel de una rede de tránsito, hasta el nivel de una red en cada punta;

• Sub capa independiente de convergencia – esta sub capa esta para hacer la transferencia a través de múltiples redes. Controla la operación da las sub redes, enrutamiento de paquetes, control de congestionamiento, tarifación y hace posible que redes heterogéneas estén interconectadas.

Los protocolos más conocidos de esta capa son: IP, IPX/SPX, X.25, APPLETALK, RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP, IS-IS, entre otros.

Según Nivel – Nivel o capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico.

Lo que permite que las capas superiores a ella, estén seguras de que la transmisión de datos a través del vínculo físico se va a realizar prácticamente sin errores.

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, 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.

Es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos, y la fibra óptica, multimodo y monomodo), con el medio de red que re direcciona las conexiones mediante un router.

El dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch.

El Switch se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios:

• servidores.
• computadoras.
• teléfonos IP.
• teléfonos móviles.
• impresoras.
• tabletas.
• diferentes dispositivos con acceso a la red.

Sub niveles de la capa de enlace de datos

El nivel de enlace está dividido en dos sub niveles:

• Sub nivel superior – control lógico del enlace (LLC – Logical Link Control) – El protocolo LLC puede ser usado sobre todos los protocolos IEEE del sub nivel MAC, como por ejemplo, el IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus) e IEEE 802.5 (Token Ring). Él oculta las diferencias entre los protocolos del sub nivel MAC. Se usa el LLC cuando es necesario lograr un control de flujo o una comunicación confiable;

• Sub nivel inferior – control de acceso al medio (MAC – Medium Access Control) tiene algunos protocolos importantes, como el IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.4 (Token Bus) e IEEE 802.5 (Token Ring). El protocolo de nivel superior puede usar o no el sub nivel LLC, dependiendo de la confiabilidad esperada para ese nivel.

Los protocolos más conocidos de esta capa son: ARP, PPP, LAPB, SLIP, SDLC, HDLC, LAPD, Frame Relay, IEEE, entre otros.

Primer Nivel – Nivel o capa físico

La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales.

Para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales.

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), cable 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).

La capa física también es responsable por definir se la transmisión puede o no, ser realizada en los dos sentidos simultáneamente.

Los protocolos más conocidos de esta capa son: IEE 1394, DLS, RDSI, Bluetooth, GSM, USB, ADSL, entre otros.

Conclusión

El objetivo del modelo OSI es proporcionar una base común.

Que permita el desarrollo coordenado de padrones para la interconexión de sistemas.

Miren que el termino abierto no se aplica a ninguna tecnología, implementación o interconexión particular.

Si aplica a la adopción de padrones para el cambio de informaciones, padrones que representan un analisis funcional de cualquier proceso de comunicación.

La elaboración del modelo OSI represento un esforzó en la tentativa de lograr un padrón.

Para el desarrollo de las nuevas tecnologías para la implantación de productos de redes, que fueran compatibles entre ellos.

Entretanto, el modelo OSI es conceptual y no una arquitectura de implantación real de protocolos de rede.

Fuentes:

SEACCNA