8/7/2019 Introduccin al modelo OSI

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Introduccin al modelo OSI

1 Antecedentes

Durante los aos 60 y 70 se crearon muchas tecnologas de redes. Cada una basada en un diseoespecfico de hardware. Estos sistemas eran construidos de una sola pieza; lo que podramos

llamar una arquitectura monoltica. Esto significa que los diseadores deban ocuparse de todos

los elementos involucrados en el proceso. Podemos suponer que estos elementos forman una

cadena de transmisin que tiene diversas partes: los dispositivos fsicos de conexin; los

protocolos software y hardware usados en la comunicacin; los programas de aplicacin que

realizaban la comunicacin, y la interfaz hombre-mquina que permiten al humano utilizar la red.

Este modelo, que considera la cadena como un todo monoltico, es poco prctico, pues el ms

pequeo cambio puede implicar alterar todos sus elementos.

El diseo original de Internet del Departamento de Defensa americano dispona un esquema de

cuatro capas. Aunque data de los 70 es mas o menos el que se sigue utilizando:

Capa Fsica o de Acceso de Red ("Network Access Layer"). Responsable del envo de la

informacin sobre el sistema hardware utilizado en cada caso. Se utiliza un protocolo

distinto segn el tipo de red fsica.

Capa de Red tambin llamada capa Internet ("Internet Layer"). Es la responsable de enviar

los datos a travs de las distintas redes fsicas que pueden conectar una mquina origen

con la de destino de la informacin. Los protocolos de transmisin, como el IP estn

ntimamente asociados a esta capa.

Capa de transporte ("Host-to-Host Layer"). Controla el establecimiento y fin de la

conexin; control de flujo de datos; retransmisin de datos perdidos, y otros detalles de la

transmisin entre dos sistemas. Los protocolos mas importantes a este nivel son TCP yUDP (mutuamente excluyentes).

Capa de aplicacin ("Application layer"). Conformada por los protocolos que sirven

directamente a los programas de usuario; Navegador, e-mail, FTP, TELNET, etc.

Respondiendo a la teora general imperante el mundo de la computacin, de disear el hardware

por mdulos y el software por capas, en 1978 la organizacin ISO (International Standards

Organization www.iso.ch), propuso un modelo de comunicaciones para redes al que titularon

"The reference model of Open Systems Interconnection", generalmente conocido como modelo

OSI. Su filosofa se basa en descomponer la funcionalidad de la cadena de transmisin en

diversos mdulos, cuya interfaz con los adyacentes est estandarizada. Esta filosofa de diseo

presenta una doble ventaja: el cambio de un mdulo no afecta necesariamente a la totalidad de lacadena. Adems puede existir una cierta interoperabilidad entre diversos productos y fabricantes

hardware/software, dado que los lmites y las interfaces estn perfectamente definidas. Esto

supone por ejemplo, que dos softwares de comunicacin distintos puedan utilizar el mismo medio

fsico de comunicacin.

2 Sinopsis

http://www.iso.ch/http://www.iso.ch/

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El modelo OSI tiene dos componentes principales:

Un modelo de red, denominado modelo bsico de referencia ("Basic Reference Model") o

capa de servicio ("Server-layer").

Una serie de protocolos concretos.

El modelo de red, aunque inspirado en el de Internet no tiene mas semejanzas con aqul. Est

basado en un modelo de siete capas, mientras que el primitivo de Internet estaba basado en 4.

Actualmente todos los desarrollos se basan en este modelo de 7 niveles que son los siguientes: 1

Fsico; 2 de Enlace; 3 de Red; 4 de Transporte; 5 de Sesin; 6 de Presentacin y 7 de

Aplicacin. Cada nivel realiza una funcin concreta, y est separado de los adyacentes por

interfaces conocidas, sin que le incumba ningn otro aspecto del total de la comunicacin.

Nota: Observe que este modelo, al que se refieren absolutamente todos los libros que tratan

de redes, es solo una abstraccin conceptual, a la que se adapta (ms o menos) la realidad

fsica [2]. Sin embargo, las consecuencias de la aplicacin de este punto de vista son de gran

utilidad. El concepto subyacente es el mismo que nos permite poner los datos de direccin y

remite en una carta; franquearla y depositarla en el buzn del servicio de correos sin

preocuparnos de nada ms. La carta sigue una serie de procesos dentro del servicio de

correos sin que cada uno tenga que preocuparse de los que le han precedido o le sucedern.

Finalmente, la carta es entregada al destinatario en su buzn, que solo tiene que leerla.

Generalmente los dispositivos utilizados en las redes circunscriben su operacin a uno o varios de

estos niveles. Por ejemplo, un concentrador ("Hub") que amplifica y retransmite la seal a travs

de todos sus puertos, est operando exclusivamente en la capa 1, mientras que un conmutador

("Switch") opera en las capas 1 y 2; un enrutador ("Router") opera en las capas 1, 2 y 3.

Finalmente una estacin de trabajo de usuario generalmente maneja las capas 5, 6 y 7.

En lo que respecta al software, hay que sealar que cada capa utiliza un protocolo especfico para

comunicarse con las capas adyacentes, y que aade al la cabecera ("Header") del paquete cierta

informacin adicional ("Protocol Header").

3 Las capas del modelo OSI

La descripcin esquemtica de las diversas capas que componen este modelo es como sigue:

3.1 Capa fsica -1-

("Physical layer"); es la encargada de transmitir los bits de informacin por la lnea o medio

utilizado para la transmisin. Se ocupa de las propiedades fsicas y caractersticas elctricas de

los diversos componentes; de la velocidad de transmisin, si esta es uni o bidireccional (simplex,

duplex o flull-duplex). Tambin de aspectos mecnicos de las conexiones y terminales, incluyendo

la interpretacin de las seales elctricas.

Como resumen de los cometidos de esta capa, podemos decir que se encarga de transformar un

paquete de informacin binaria ("Frame") en una sucesin de impulsos adecuados al medio fsico

http://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[2]http://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[2]

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utilizado en la transmisin. Estos impulsos pueden ser elctricos (transmisin por cable);

electromagnticos (transmisin Wireless) o luminosos (transmisin ptica). Cuando acta en modo

recepcin el trabajo es inverso; se encarga de transformar estos impulsos en paquetes de datos

binarios que sern entregados a la capa de enlace (ver a continuacin).

Por ejemplo: este nivel define la medidas del cable coaxial Ethernet y de los conectores BNC

utilizados. Otro ejemplo de estndares relativos a esta capa son RS-232 ( H2.5.1) para

comunicaciones serie y X.21

3.2 Capa de enlace -2-

("Data Link layer"). Puede decirse que esta capa traslada los mensajes hacia/desde la capa fsica

a la capa de red (que veremos a continuacin). Especifica como se organizan los datos cuando se

transmiten en un medio particular. P.E. esta capa define como son los cuadros ("Frames"), las

direcciones y las sumas de control ("Checksum") de los paquetes Ethernet.

Adems del direccionamiento local, se ocupa de la deteccin y control de errores ocurridos en lacapa fsica, del control del acceso a dicha capa y de la integridad de los datos y fiabilidad de la

transmisin. Para esto agrupa la informacin a transmitir en bloques ("Frames"), e incluye a cada

uno una suma de control que permitir al receptor comprobar su integridad. Los datagramas

recibidos son comprobados por el receptor. Si algn datagrama se ha corrompido se enva un

mensaje de control al remitente solicitando su reenvo. El protocolo PPP [1] es ejemplo de esta

capa.

La capa de enlace puede considerarse dividida en dos subcapas:

Control lgico de enlace LLC("Logical Link Control") define la forma en que los datos son

transferidos sobre el medio fsico, proporcionando servicio a las capas superiores. Control de acceso al medio MAC ("Medium Access Control"). Esta subcapa acta como

controladora del hardware subyacente (el adaptador de red). De hecho el controlador de la

tarjeta de red es denominado a veces "MAC driver", y la direccin fsica contenida en el

hardware de la tarjeta es conocida como direccin MAC ("MAC address" H12.4). Su

principal tarea (que le proporciona el nombre -control de acceso-) consiste en arbitrar la

utilizacin del medio fsico para facilitar que varios equipos puedan competir

simultneamente por la utilizacin de un mismo medio de transporte. El mecanismo

CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection") utilizado en Ethernet (

H12.4) es un tpico ejemplo de esta subcapa.

3.3 Capa de Red -3-

("Network layer"). Esta capa se ocupa de la transmisin de los datagramas (paquetes) y de

encaminar cada uno en la direccin adecuada ("Routing"), tarea esta que puede ser complicada en

redes grandes como Internet, pero no se ocupa para nada de los errores o prdidas de paquetes.

Por ejemplo, define la estructura de direcciones y rutas de Internet. A este nivel se utilizan dos

tipos de paquetes: paquetes de datos y paquetes de actualizacin de ruta. Como consecuencia

esta capa puede considerarse subdividida en dos:

http://www.zator.com/Hardware/H2_5_1.htm#El%20est%C3%A1ndar%20RS-232http://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[1]http://www.zator.com/Hardware/H12_4.htm#direccioneshttp://www.zator.com/Hardware/H12_4.htm#Mecanismo%20de%20colisioneshttp://www.zator.com/Hardware/H12_4.htm#Mecanismo%20de%20colisioneshttp://www.zator.com/Hardware/H12_4.htm#direccioneshttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[1]http://www.zator.com/Hardware/H2_5_1.htm#El%20est%C3%A1ndar%20RS-232

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Transporte. Encargada de encapsular los datos a transmitir (de usuario). Utiliza los

paquetes de datos. En esta categora se encuentra el protocolo IP ("Internet Protocol"

A3.1).

Conmutacin ("Switching"): Esta parte es la encargada de intercambiar informacin de

conectividad especfica de la red (su actividad es raramente percibida por el usuario). Los

routers son dispositivos que trabajan en este nivel y se benefician de estos paquetes deactualizacin de ruta. En esta categora se encuentra el protocolo ICMP ("Internet Control

Message Protocol" A3.7), responsable de generar mensajes cuando ocurren errores en

la transmisin y de un modo especial de eco que puede comprobarse mediante PING [3].

Los protocolos ms frecuentemente utilizados en esta capa son dos: X.25 e IP.

Webografa: OSI: The Network Layer www.cisco.com/warp/public/535/2.html

Esta pgina de Cisco Systems (en ingls) proporciona un autorizado resumen de

los servicios y protocolos de la capa de red.

3.4 Capa de Transporte -4-

("Transport layer"). Esta capa se ocupa de garantizar la fiabilidad del servicio, describe la calidad y

naturaleza del envo de datos. P.E. esta capa define cuando y como debe utilizarse la

retransmisin para asegurar su llegada. Para ello divide el mensaje recibido de la capa de sesin

en trozos (datagramas), los numera correlativamente y los entrega a la capa de red para su

envo. Durante la recepcin, si la capa de Red utiliza el protocolo IP, la capa de Transporte es

responsable de reordenar los paquetes recibidos fuera de secuencia. Tambin puede funcionar en

sentido inverso multiplexando una conexin de transporte entre diversas conexiones de datos.

Este permite que los datos provenientes de diversas aplicaciones compartan el mismo flujo hacia lacapa de red.

Un ejemplo tpico de protocolo usado en esta capa es TCP ("Transport Control Protocol" A3.1),

que con su homlogo IP de la capa de Red, configuran la suite TCP/IP utilizada en Internet,

aunque existen otros como UDP ("Universal Datagram Protocol") una capa de transporte utilizada

tambin en Internet por algunos programas de aplicacin.

3.5 Capa de Sesin -5-

("Session Layer"). Es una extensin de la capa de transporte que ofrece control de dilogo y

sincronizacin, aunque en realidad son pocas las aplicaciones que hacen uso de ella. Por ejemplo,

las comunicaciones de Internet no la utilizan.

Nota: Algunos autores indican que la capa de sesin es meramente una consideracin terica

de los autores del modelo sin absolutamente ninguna utilidad prctica conocida.

3.6 Capa de Presentacin -6-

http://www.zator.com/Internet/A3_1.htmhttp://www.zator.com/Internet/A3_7.htm#ICMPhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[3]http://www.cisco.com/warp/public/535/2.htmlhttp://www.zator.com/Internet/A3_1.htmhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htmhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htmhttp://www.zator.com/Internet/A3_1.htmhttp://www.cisco.com/warp/public/535/2.htmlhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#[3]http://www.zator.com/Internet/A3_7.htm#ICMPhttp://www.zator.com/Internet/A3_1.htm

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("Presentation layer"). Esta capa se ocupa de los aspectos semnticos de la comunicacin

(describe la sintaxis de los datos a transmitir), estableciendo los arreglos necesarios para que

puedan comunicar mquinas que utilicen diversa representacin interna para los datos. P.E.

describe como pueden transferirse nmeros de coma flotante entre equipos que utilizan distintos

formatos matemticos. Esta capa es buena candidata para implementar aplicaciones de

criptografa.

En teora esta capa "presenta" los datos a la capa de aplicacin cogiendo los datos recibidos y

transformndolos en formatos como texto imgenes y sonido. Como veremos a continuacin, en

realidad esta capa puede estar ausente, ya que son pocas las aplicaciones que hacen uso de ella.

Nota: Con esta capa ocurre algo parecido a la anterior. En teora cliente y servidor deban

negociar el formato a utilizar, y esta funcin, y el correspondiente formateo de los datos, sera

el objeto de esta capa. Sin embargo, esto, que tena cierto sentido en la dcada de los 70,

cuando gran parte del trabajo de redes estaba relacionado con la entrada y salida de datos a

grandes ordenadores utilizando terminales "Tontas" de diversos tipos (que utilizaban cdigos

de control ligeramente distintos) no tiene ya mucho sentido.

Actualmente el panorama ha cambiado; solo existe una opcin para el formato de datos, a pesar

de lo cual, el protocolo OSI sigue negociando un esquema de codificacin (el nico disponible). En

Internet, el nico servicio que utiliza esta capa es TELNET, que precisamente es un servicio de

acceso a servidores desde terminales remotos. En este caso, la capa de presentacin es la que se

encarga de configurar el terminal para conectar a un servidor de caractersticas particulares.

3.7 Capa de Aplicacin -7-

("Application layer"). Esta capa describe como hacen su trabajo los programas de aplicacin

(navegadores, clientes de correo, terminales remotos, transferencia de ficheros etc). Por ejemplo,esta capa implementa la operacin con ficheros del sistema. Por un lado interactan con la capa

de presentacin; por otro representan la interfaz con el usuario, entregndole la informacin y

recibiendo los comandos que dirigen la comunicacin.

Ejemplos de protocolos utilizados por los programas de esta capa son HTTP, SMTP, POP, IMAP

etc.

Inicio.

[1] PPP ("Point-to-Point Protocol"). Un protocolo utilizado para enviar paquetes punto-a-punto

sobre lneas serie. Es uno de los ms utilizados en Internet para comunicaciones sobre lneas

telefnicas (comunicacin con otras redes a travs de mdem), ya que permite utilizar sobre l

otros protocolos de ms alto nivel (ms cercanos a la capa de Aplicacin), como IPX/SPX y

TCP/IP. Puede ser utilizado tambin sobre conexiones de red distintas de las telefnicas.

Windows lo instala cuando se instala un mdem o servicio de RAS.

[2] La diseccin del funcionamiento del hardware y software de comunicaciones para asimilarlos a

las distintas capas del modelo OSI se hace cada vez ms complicado. En especial porque han

http://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#TOPhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htmhttp://www.zator.com/Hardware/H12_2.htm#TOP

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surgido especificaciones para comunicaciones avanzadas de red que permiten que un cierto

protocolo (por ejemplo TCP/IP) pueda utilizar diversos adaptadores de red, y que un adaptador

fsico pueda utilizar diversos protocolos software. Estas especificaciones son NDIS ("Network

Driver Interface Specification") y ODI ("Open Data-Link Interface"), desarrolladas respectivamente

por Microsoft-3Com y Apple-Novell.

[3] PING ("Packet Internetwork Groper") Rastreador de paquetes en redes. Un programa muy til

para averiguar determinados aspectos de las comunicaciones en redes IP ( Ap.C).

http://www.zator.com/Internet/X_Ap_C.htmhttp://www.zator.com/Internet/X_Ap_C.htm