El modelo OSI - Bienvenidos a CBTA 198

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Modelo OSI
El modelo OSI
Principios de creación: donde
Cada capa debe de hacer una función bien definida
La función debe crearse en función a los protocolos ya existentes
Los límites o comunicación entre cada una de las capas deberán seleccionarse para que puedan comunicarse.
El numero de capas es según como se requiera (pero ni muy grande, ni muy chica.
Una de las necesidades más apremiantes de un sistema de comunicaciones es el
establecimientos de estándares, sin ellos sólo podrían comunicarse entre si, equipos del mismo
fabricante y que usaran la misma tecnología.
La ISO (International Organisation for Standarisation) ha generado una gran variedad de
estándares, siendo uno de ellos el modelo OSI. El cual se conoce como el modelo de referencia de
la ISO para la Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI: Open Systems Interconnection), puesto
que se ocupa de la conexión de sistemas abiertos, esto es, sistemas que están abiertos a la conexión
con otros sistemas.
El modelo OSI no garantiza la comunicación entre equipos pero pone las bases para una mejor
estructuración de los protocolos de comunicación. Tampoco existe ningún sistema de
comunicaciones que los siga estrictamente, siendo la familia de protocolos TCP/IP la que más se
acerca.
Las capas del modelo OSI
La estructura lógica del modelo OSI tiene siete capas. Las capas inferiores (1 a 3) dependen
de la red y se ocupan de los protocolos relacionados con la red de comunicación de datos que se
está usando para enlazar los computadores. Las tres capas superiores (5 a 7) están orientadas a las
aplicaciones y se ocupan de los protocolos que permiten interactuar a dos procesos de aplicación
de usuario final. La capa de transporte intermedia (capa 4) oculta a las capas superiores, los
detalles del funcionamiento de las capas inferiores. La capa 4 utiliza los servicios provistos por las
ultimas capas para ofrecer a las capas superiores un servicio de intercambio de mensajes
independiente de la red.
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Modelo OSI
Figura 1Capas del modelo OSI
Descripción de Capas del modelo OSI
Capa Física: La capa física es la capa más baja del modelo, y la que se encarga de llevar toda la
información "digital" a una forma que pueda ser transmitida eléctricamente. Las responsabilidades
de esta capa es la conversión de la información a símbolos, y su modulación en señales analógicas.
Además, los protocolos de capa física estandarizan las especificaciones eléctricas de la
transmisión, de modo de que todos los sistemas que utilizan el mismo protocolo se puedan
comunicar, y mecánicas a nivel de los conectores utilizados.
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Transmisión de flujo de bits a través del medio.
No existe estructura alguna.
Maneja voltajes y pulsos eléctricos(la información fluye como electricidad.)
Especifica cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión.
Capa de Enlace de Datos: La capa enlace es la responsable por proveer servicios de
comunicación entre sistemas adyacentes, es decir, conectados al mismo segmento de red (cable).
En este caso, no es necesario realizar ningún enrutamiento, puesto que la comunicación se
restringe a una misma subred, sin embargo se proveen servicios de control de flujo (que evita que
un sistema transmita más rápido de lo que puede recibir el otro), y de acceso al medio,
especialmente en redes que utilizan compartición de medio, donde es necesario "competir" para
poder transmitir.
Dado que todo ocurre en un mismo segmento de red, no son
necesarias las direcciones globales, sino que se usan
direcciones locales. En el caso de que se implementen los
protocolos estandarizados por el IEEE, se utilizan direcciones
MAC (Medium Access Control).
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Modelo OSI
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Estructura el flujo de bits bajo un formato predefinido llamado trama(tiene identificador de
inicio, la dirección origen, a quien va dirigido y avisa cuando es recibido.)
Para formar una trama, el nivel de enlace agrega una secuencia especial de bits al principio y al
final del flujo inicial de bits.
Transfiere tramas de una forma confiable libre de errores (utiliza reconocimientos y
retransmisión de tramas).
Provee control de flujo.
Utiliza la técnica de "piggybacking"(cuando uno envía en ese momento se hace dueño del
canal mientras envía.)
Capa de Red: Es una capa bastante compleja, pues tiene como responsabilidad establecer
comunicaciones entre sistemas que no están conectados en forma adyacentes (por el mismo cable),
en distintas redes. En redes muy complejas (como Internet), esta capa debe ser capaz de encontrar
la mejor ruta para enrutar los paquetes.
Este enrutamiento se logra a través de dispositivos de red denominados routers, que interconectan
dos o más redes, y que proveen "la inteligencia" necesaria para que los paquetes viajen a través de
distintas redes, las cuales pueden incluso poseer tecnologías y medios de transmisión muy
distintos. En este caso, el direccionamiento se hace en base direcciones Globales de los sistemas,
que los identifica a nivel toda la red, en firma única. Un ejemplo de dirección Global, que se
incluye en paquetes de información, es la dirección IP usada en Internet, como se verá en la
sección de TCP/IP.
En general esta capa de red no es capaz de asegurar las comunicaciones, ante errores de
transmisión, es la capa de transporte al que deberá superar los problemas de transmisión.
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Divide los mensajes de la capa de transporte en paquetes y los ensambla al final.
Utiliza el nivel de enlace para el envío de paquetes(ejemplo, si recibe un paquete grande lo
divide para enrutarlo): un paquete es encapsulado en una trama.
Enrutamiento de paquetes (a cada paquete se le asigna la ruta por donde se va a ir.)
Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas (por
un circuito o canal por un solo canal.)
Control de Congestión.
Capa de Transporte: La capa de transporte es la responsable por proveer comunicaciones entre
aplicaciones corriendo en distintos sistemas. Esta capa es capaz de proveer servicios de
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comunicación "confiables", puesto que se disponen de mecanismos de control y corrección de
errores, lo que hace que los aspectos de la comunicación sean absolutamente transparente para las
aplicaciones.
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Establece conexiones punto a punto sin errores para el envío de mensajes (se sincroniza con el
receptor, mecanismo de confiabilidad para que llegue al lugar destino.)
Permite multiplexar(enviar la información por diferentes paquetes, en distintas rutas) una
conexión punto a punto entre diferentes procesos del usuario (puntos extremos de una
conexión).
Provee la función de difusión de mensajes (broadcast) a múltiples destinos.
Control de Flujo.
Capa de sesión
Establece las normas que se deben cumplir en relación a la gestión de las conexiones de las
aplicaciones con la Red, como son las normas de cortesía, señalan quien debe hablar, cuando se
debe hacer para pedir la palabra o que el interlocutor preste atención etc. Igualmente, la
información relacionada con este nivel, se añade al paquete de datos.
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Permite a usuarios en diferentes máquinas establecer una sesión.
Una sesión puede ser usada para efectuar un login a un sistema de tiempo compartido remoto,
para transferir un archivo entre 2 máquinas, etc. (ejemplo: Telnet y FTP)
Controla el diálogo (quién habla, cuándo, cuánto tiempo, como va a establecer la
comunicación, half duplex o full duplex).
Función de sincronización (es decir, se necesita entablar la conexión y avisar para poder
comunicarse.)
Capa de presentación
En este nivel se establecen las normas que se deben cumplir en relación a los códigos de
caracteres, como ASCII y EBCDIC. Parpadeos, tamaños, etc. Esta información se añade a la del
nivel anterior e informa de las características de los datos que maneja una aplicación concreta.
 Establece una sintaxis y semántica de la información transmitida (ejemplo: al enviar un archivo
en corel Draw el destino debe de verlo en el mismo lenguaje de aplicación del origen, es decir
del lado destino traduce la información si no se cuenta con ese paquete.)
 Se define la estructura de los datos a transmitir (v.g. define los campos de un registro: nombre,
dirección, teléfono, etc, ejemplo: una base de datos).
 Define el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII en todos los paises,
EBCDIC, etc).
 Compresión de datos (cuando son muy grandes, al enviar comprimido debes de enviar la forma
de descomprimir.)
 Criptografía (seguridad, aún cuando alguien más lo tome no la toma por medio de una clave).
Capa de aplicación
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Modelo OSI
Este nivel hace referencia a las normas que deben cumplir los protocolos con relación a las
aplicaciones, o servicios. Como por ejemplo, un navegador, un cliente de correo electrónico, un
procesador de textos, una hoja de cálculo, una base de datos, etc. El protocolo obliga a las
aplicaciones que van a manejarse dentro de una red de transmisión de paquetes, a cumplir unas
normas que le permitan hacerse entender por las aplicaciones residentes en otras máquinas de la
red.( Son los programas de aplicación que se necesitan para realizar una actividad específica,
ejemplo: necesito accesar la red, necesito tener acceso a la red a través de este programa)
 Transferencia de archivos (ftp).
 Login remoto (rlogin, telnet).
 Correo electrónico (mail).
 Acceso a bases de datos, etc.
Nivel
Nombre
Función
Dispositivos y
protocolos
1
Físico
Buscamos
la
normalización
total
Maquinaria. Conectores, pines, cableado.
de
toda
la
2
Enlace
3
Red
Asegura una comunicación de tramas o conjuntos
de bits. De alguna manera encapsula los bits
recibidos marcando un inicio y un final. Esta capa
está subdividida en dos subcapas (LLC y MAC).
Tiene funciones de control y encaminamiento.
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Transporte
5
Sesión
6
Presentación
7
Aplicación
A través de los encabezamientos de la trama y su
información, nos asegura una comunicación fiable
de extremo a extremo.
Esta capa cubre desde el "login" inicio de una
sesión de trabajo hasta el "logout". Es una de las
capas menos importantes pero realizará funciones
de sincronización entre otras que no puedan hacer
las capas inferiores.
Realiza los trabajos de compresión y cifrado de la
información,
intentando
estandarizar
la
representación (ASCII y otros).
En esta última capa hablamos de la semántica de
la información, de cómo nos viene representada.
Cables,
tarjetas
y
repetidores (hub)
RS-232, X21
Puentes (bridges). HDLC y
LLC.
Encaminador
(router).
IP, IPX.
Pasarela (gateway).
UDP, TCP, SPX.
Pasarela
Compresión,
VT100.
encriptado,
X.400
Tabla 1 Función de las capas del modelo OSI
Encapsulación de protocolos
Cuando una aplicación desea transmitir información, le entrega a una determinada capa la
información a transmitir, la que a su vez, será transmitida a la capa inferior, y así sucesivamente.
Cada vez que un bloque de información es entregado a cierta capa, esta le agrega un encabezado y
un final, que proporcionan la información que la capa de destino requiere para entregarle la
información a la capa superior del receptor. Este bloque + información adicional es pasado como
información a la capa inferior, que vuelve a agregarle información, y entregarla a la capa inferior.
Finalmente, la capa física recibe la información de la capa enlace, y la transforma a las señales
eléctricas requeridas para que la información sea transferida a la capa física.
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Modelo OSI
Tal como se ha indicado
previamente, desde el punto
de vista de cualquier capa, la
comunicación se hace capa-a-capa, entre los sistemas involucrados:
La comunicación entre cada par de capas se hace mediante un protocolo. Se dispone de protocolos
de capa transporte (ej: TCP), capa de red (ej : IP), para enlace (Ej : LLC/MAC) y capa física (ej :
PHY/PMD), como se verá más adelante, y dado que cada capa "transporta" la información de la
capa superior, el protocolo de la capa i, debe encapsular el protocolo de la capa i+1. Por ejemplo,
es común ver que TCP sea encapsulado dentro de IP, y que este a su vez sea encapsulado por
LLC/MAC, el cual a su vez se encapsula en PHY/PMD. En todo caso, se pueden observar otro
stack de protocolos distinto al mencionado previamente.
INTERFACES DE NIVEL (PDU’s)
Para que el intercambio de información pueda tener lugar sin problemas es necesario establecer un
conjunto de reglas relativas a la interfaz: el nivel superior le pasa al inferior una unidad de datos de
la interfaz (IDU), que consiste en una unidad de datos de servicio (SDU, dirigida a la entidad par)
y cierta información de control de la interfaz (ICI, que el nivel inferior necesita para realizar su
trabajo correctamente, y es por ejemplo información referente al tamaño de la SDU).
En los protocolos estructurados, cada nivel se comunica con su homólogo del otro equipo por
medio de la PDU o Unidad de Datos del Protocolo. La capa n usa una PDU de nivel n, mientras
que el nivel n-1 usa una PDU de nivel n-1.
La PDU es lo que se intercambian entre pares (niveles homólogos), incluyendo la cabecera. La
SDU o Unidad de Datos de Servicio de nivel n es la PDU de nivel n+1: n+1-PDU = n-SDU
El paso de información entre dos niveles funciona de la siguiente forma (ver siguiente imagen):
El nivel n+1 le pasa la n+1-PDU al nivel n. Este le añade una
cabecera, conformando la n-PDU. Esta se transmite al nivel n-1, y
sigue la cadena. La cabecera se crea en parte debido a la ICI, o
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Información de Control de la Interfaz, que le suministra el nivel superior.
Literatura Recomendada:
http://enete.us.es/docu_enete/varios/redes/osi.asp
http://www.unica.edu.ni/jrivera/LAN/LANCap4.htm
http://www.ict.uchile.cl/~telecom/el54b/cap8/cap83.htm
http://tiny.uasnet.mx/prof/cln/ccu/mario/REDES/node17.html#SECTION00391000000000000000
http://www.um.es/gtiweb/fjmm/ttsite/modelos.htm#5-1-1
http://www.nerja.net/aen/manual/tecnico/tecnico3.html
EJEMPLO: Del lado origen al destino va de arriba hacia abajo al destino.
(copiar mi lenguaje, transferir de la compu)
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Programa Entorno de red y
APLICACI
Protocolos (IPX, Net B)
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