Modelo-OSI

Prologo: EL Modelo-OSI Proporciona un marco de referencia común para comprender las comunicaciones de red. Esto facilita que los fabricantes de equipos de red, desarrolladores de software y usuarios finales comprender cómo funcionan las redes y cómo pueden interoperar diferentes sistemas.

Modelo-OSI

-. El Modelo-OSI (Open Systems Interconnection, o Interconexión de Sistemas Abiertos) es un marco de referencia conceptual creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en 1980. Define cómo se comunican los sistemas de Redes y cómo se envían datos de un remitente a un destinatario de manera efectiva.

-. El modelo-OSI recomienda proceso de comunicación X.22 que describe un modelo de siete capas o niveles numeradas del 1 al 7 siendo la 1 la más baja, cada una con funciones específicas.

-. Esta estructura por niveles facilita la intercomunicación entre protocolos distintos al agrupar funciones específicas en cada nivel-operativo. Es importante destacar que el modelo-OSI “no” define una topología ni un modelo de Red específico, ni tampoco “no” especifica los protocolos utilizados en la comunicación. Su función principal es establecer un estándar que defina la funcionalidad de los protocolos para lograr la interoperabilidad entre sistemas diversos.

-. El Modelo-OSI es una herramienta esencial para las comunicaciones de red. Proporciona un marco de referencia común que facilita la comprensión y la interoperabilidad entre diferentes sistemas y equipos. Al dividir la comunicación en capas, permite identificar y resolver problemas de red de manera más eficiente. Además, ha sido fundamental en el desarrollo de estándares abiertos en la industria, promoviendo la compatibilidad entre productos de diversos fabricantes. En general, el Modelo-OSI se ha convertido en un estándar crucial para el diseño y la comprensión de las redes de computadoras, ofreciendo un enfoque conceptual que ha impulsado significativamente el campo de las comunicaciones en red.

Antecedentes del Modelo-OSI:

-. El desarrollo de las redes informáticas en la década de 1980, destacando el rápido crecimiento y expansión de estas tecnologías. ¡pero! este crecimiento acelerado provocó problemas de incompatibilidad entre diferentes redes y tecnologías propietarias, dificultando el intercambio de información. Para abordar este desafío, la ISO investigó diversos modelos de conexión y desarrolló un modelo de red estándar con el objetivo de facilitar la creación de redes compatibles entre sí, promoviendo así una mejor comunicación e interoperabilidad en el ámbito de las redes informáticas.

Investigación de modelos de conexión:

-. La Organización Internacional de Normalización (ISO) llevó a cabo una investigación exhaustiva de diversos modelos de conexión de redes existentes. Entre los modelos estudiados se encontraban la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (Systems Network Architecture, SNA) y el protocolo TCP/IP. El objetivo principal de esta investigación era identificar un conjunto de reglas que pudieran aplicarse de manera universal a todas las redes, independientemente de su origen o fabricante. Esta búsqueda de un estándar común surgió como respuesta al creciente problema de incompatibilidad entre diferentes redes.

Desarrollo del modelo de red ISO:

. Como resultado de su investigación, la ISO desarrolló su propio modelo de red. Este modelo fue diseñado con el propósito específico de ayudar a los fabricantes en la creación de Redes que fueran compatibles entre sí. El objetivo era proporcionar un marco de referencia estandarizado que permitiera a diferentes fabricantes desarrollar productos de red que pudieran comunicarse e interoperar sin problemas. Este Modelo-ISO se convirtió en una guía importante para la industria, promoviendo la interoperabilidad y facilitando la conexión entre redes de diferentes orígenes y tecnologías.

Modelo de referencia OSI:

-. El Modelo de Referencia OSI es un estándar desarrollado en 1980 por la Organización Internacional de Normalización (ISO) para definir cómo los datos deben viajar en una red de comunicaciones. Consta de siete capas que especifican las diferentes fases del proceso de comunicación.

-. Aunque inicialmente se crearon numerosos protocolos siguiendo este modelo, el surgimiento de protocolos más flexibles lo relegó a un segundo plano. ¡pero! sigue siendo ampliamente utilizado en la enseñanza como una herramienta para comprender la estructura de los protocolos de comunicación.

-. El modelo-OSI es una construcción teórica “conceptual”, que no tiene una correspondencia directa con el mundo real, pero sirve como una normativa estandarizada. Crucial para facilitar la comunicación entre diferentes tecnologías, fabricantes y compañías en el campo de las comunicaciones, especialmente en el contexto de Internet.

-. La creación del modelo-OSI respondió a la necesidad de establecer un estándar que permitiera a los diseñadores de Redes implementar sistemas. Capaces de comunicarse y trabajar conjuntamente, independientemente de su ubicación geográfica o el lenguaje utilizado.

-. Paralelamente al modelo-OSI, se desarrolló el conjunto de protocolos modelo–TCP/IP, que se ha convertido en el estándar de facto para las redes corporativas. Modelo-TCP/IP es altamente escalable y puede utilizarse tanto en redes pequeñas como grandes, siendo compatible con la mayoría de los sistemas operativos de Red.

-. Modelo-TCP/IP engloba varios protocolos, como FTP, SMTP, UDP, IP y ARP, que operan en diferentes capas del modelo-OSI. Esta versatilidad permite que el Modelo-TCP/IP funcione en diversas plataformas de software y se adapte a distintas necesidades de comunicación.

-. El Protocolo de Internet (IP), parte fundamental del Modelo-TCP/IP, es un protocolo no orientado a conexión que se utiliza para la comunicación de datos a través de redes de paquetes conmutados. En una Red basada en IP, los datos se envían en bloques llamados paquetes o datagramas, lo que permite una transmisión eficiente y flexible de la información.

Nota: El diagrama presenta el Modelo OSI (Open System Interconnection), un marco conceptual fundamental en redes y comunicaciones. El uso de colores diferencia visualmente los grupos de capas: rojo para la capa física, verde para las capas relacionadas con el transporte de datos, y amarillo para las capas de aplicación. Este diagrama sirve como una herramienta visual para comprender la estructura y organización del Modelo OSI, facilitando el aprendizaje y la referencia rápida de sus componentes.

El modelo se estructura en tres columnas principales: Capas, Niveles y Categorías. Las Capas se numeran del 1 al 7, empezando desde abajo, representando la jerarquía del modelo. Los Niveles describen la función principal de cada capa, proporcionando una visión general de sus responsabilidades

Las Categorías agrupan las capas en dos grandes áreas funcionales: Aplicación y Transporte de Datos. El uso de colores diferencia visualmente los grupos de capas: rojo para la capa física, verde para las capas relacionadas con el transporte de datos, y amarillo para las capas de aplicación. Este diagrama sirve como una herramienta visual para comprender la estructura y organización del Modelo OSI, facilitando el aprendizaje y la referencia rápida de sus componentes.

Capas del Modelo OSI:

Capa-Fisica / Layers-1:

-. La capa-física del modelo-OSI (Open Systems Interconnection), que constituye el nivel más bajo de la arquitectura de red. Esta capa-física fundamental se ocupa de la implementación de la topología-red y establece las conexiones físicas entre los dispositivos y la infraestructura de red. Enumeremos, desde una perspectiva técnica, las funciones principales de la capa-física del modelo-OSI:

• Especificación de medios de transmisión: Define los medios-físicos para la propagación de señales, incluyendo cables de pares trenzados como los utilizados en estándares RS232/EIA232, cable coaxial, guías de onda, medios inalámbricos y fibra-óptica.
• Caracterización eléctrica y material: Establece parámetros eléctricos críticos como los niveles de tensión, y especifica los componentes y conectores mecánicos necesarios para la transmisión de datos a través de los medios-físicos seleccionados.
• Definición de interfaces: Especifica las características funcionales de la interfaz, incluyendo los protocolos para el establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace-físico.
• Transmisión de bits: Maneja la conversión de datos en señales-binarias y su transmisión a través del medio-físico.
• Gestión de señales eléctricas: Controla las señales eléctricas específicas del medio de transmisión, incluyendo la gestión de polaridades en conectores.
• Establecimiento de conectividad: Asegura la conexión física entre dispositivos, aunque no garantiza la integridad o fiabilidad de la transmisión de datos.

-. Es importante destacar que la capa-física opera a nivel de bit, manejando la transmisión de señales eléctricas o electromagnéticas sin preocuparse por el significado o la estructura de los datos. Su función es proporcionar un canal de comunicación robusto sobre el cual las capas-superiores del modelo-OSI puedan implementar protocolos más complejos para el manejo de datos, control de errores y gestión de la comunicación.

Capa-Enlace–Datos / Layers-2:

-. La Capa-Enlace-Datos es el segundo-nivel del modelo-OSI, ubicada entre las capas-física y de Red.

• Sus funciones principales incluyen: Direccionamiento físico. / Acceso al medio. / Detección y corrección de errores / Distribución ordenada de tramas. / Control de flujo.
• Aspectos técnicos clave: Unidad de datos, la Trama. / Protocolos fundamentales MAC, IP. / Medio físico común Cable-UTP par trenzado de 8 hilos. / Dispositivo principal Switch. / Función del Switch Recibir datos del Enrutador y distribuirlos a los destinatarios correspondientes
• La capa de enlace es crucial para: Regular la conexión entre computadoras. / Segmentar datos en tramas. / Verificar la integridad de los datos. / Corregir errores de transmisión

-. Esta Capa-Enlace-Datos implementa protocolos que definen las reglas de comunicación entre dispositivos en la red, asegurando una transmisión de datos eficiente y confiable entre nodos adyacentes en una red.

Capa-Red / Layers-3:

-. La Capa-Red es responsable de la identificación y enrutamiento entre redes. Opera con unidades de datos llamadas paquetes y utiliza dos tipos principales de protocolos:

• Protocolos enrutables: Viajan con los paquetes ejemplos: IP, IPX, AppleTalk.
• Protocolos de enrutamiento: Determinan las rutas ejemplos: RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP)

Funciones clave de la capa de red: Garantizar la transmisión de datos desde el origen hasta el destino, incluso a través de redes no conectadas directamente. / Realizar el direccionamiento lógico de los paquetes. / Determinar la ruta óptima para los datos.

Dispositivos principales: Routers (enrutadores). Operan principalmente en esta Capa-Red, aunque pueden funcionar como Switches de nivel-2 en ciertos casos. / Firewalls: Actúan principalmente en esta Capa-Red para filtrar tráfico basado en direcciones–IP y controlar el acceso a redes específicas.

-. La Capa-Red es crucial para la interconexión de redes heterogéneas y la gestión eficiente del tráfico de datos entre diferentes sistemas y Subredes.

Capa-Transporte / Layers-4:

-. La Capa-Transporte, situada en el nivel-4 del Modelo-OSI, desempeña un papel crucial en la transmisión de datos entre dispositivos de red. Sus principales funciones y características técnicas son:

1. Transmisión extremo a extremo: Garantiza la entrega de datos desde el origen hasta el destino, independientemente de la topología de red subyacente.
2. Abstracción de la red física: Opera de manera independiente a las capas-inferiores, proporcionando una interfaz uniforme para las capas-superiores.
3. Segmentación y reensamblaje: Divide los datos en unidades más pequeñas segmentos para su transmisión y los reensambla en el destino.
4. Unidad de datos de protocolo (PDU): Utiliza segmentos (TCP) o datagramas (UDP) como PDU. Protocolos principales: / TCP (Transmission Control Protocol): Orientado a conexión, garantiza la entrega confiable de datos. / UDP (User Datagram Protocol): No orientado a conexión, ofrece una entrega más rápida pero sin garantías.
5. Puertos lógicos: Utiliza números de puerto para identificar aplicaciones y servicios específicos.
6. Concepto de Socket: Combina la dirección-IP Capa-Red y el número de puerto para crear una identificación única de conexión pongamos un ejemplo: 191.16.200.54:80.
7. Control de flujo: Regula la velocidad de transmisión para evitar la sobrecarga del receptor.
8. Control de errores: Detecta y corrige errores en la transmisión , especialmente en TCP.
9. Multiplexación: Permite múltiples conexiones simultáneas en un solo enlace físico.

-. Este enfoque técnico destaca la complejidad y la importancia de la Capa-Transporte en la arquitectura de redes, subrayando su papel en la gestión eficiente y confiable de las comunicaciones de datos.

Capa-Sesión / Layers-5:

-. La Capa-Sesión, quinta capa del modelo-OSI, desempeña un papel crucial en la gestión y control de las conexiones entre dispositivos de red. Sus funciones principales incluyen:

1. Establecimiento y mantenimiento de sesiones: Inicia, mantiene y finaliza las sesiones de comunicación entre aplicaciones en diferentes dispositivos.
2. Sincronización: Implementa puntos de sincronización en la transmisión de datos, permitiendo reanudar la transferencia desde el último punto conocido en caso de interrupciones.
3. Control de diálogo: Coordina la comunicación entre dispositivos, determinando qué entidad puede transmitir en un momento dado half-duplex o full-duplex.
4. Gestión de tokens: En algunas implementaciones, utiliza tokens para prevenir que ambas partes intenten realizar la misma operación simultáneamente.
5. Recuperación de sesiones: Proporciona mecanismos para recuperar sesiones en caso de fallos de red o interrupciones, minimizando la pérdida de datos.
6. Servicios de autenticación: Puede incluir funciones de autenticación para verificar la identidad de los dispositivos que participan en la sesión.
7. Coordinación entre capas: Actúa como intermediario entre la Capa-Presentación y la Capa-Transporte, facilitando la comunicación entre las capas superiores e inferiores.

-. Es importante decir que, en muchos protocolos modernos, las funciones de la Capa-Sesión pueden ser parcial o totalmente absorbidas por otras capas, principalmente por la Capa-Aplicación o la Capa-Transporte. Esto hace que, en ciertos casos, los servicios específicos de la Capa-Sesión puedan ser prescindibles o estén integrados en otras capas del stack de protocolos.

Capa-Presentación / Layers-6:

-. La Capa-Presentación, sexta capa del modelo-OSI, se centra en la representación y manipulación de los datos a nivel de estructura y formato, actuando como un intermediario entre la Capa-Aplicación y las capas inferiores. Sus funciones principales incluyen:

1. Transformación de datos: Conversión entre formatos de datos heterogéneos. / Adaptación de la representación de caracteres pongamos un ejemplo: ASCII, Unicode. / Reestructuración de datos para diferentes arquitecturas pongamos un ejemplo: big-endian vs. Little-endian.
2. Cifrado y descifrado: Implementación de algoritmos de encriptación para seguridad de datos. / Gestión de claves y certificados
3. Compresión y descompresión: Aplicación de algoritmos de compresión para optimizar la transmisión. / Descompresión de datos recibidos.
4. Codificación y decodificación: Conversión entre diferentes esquemas de codificación pongamos un ejemplo: Base64, URL encoding.
5. Formateo de datos: Estructuración de datos para presentación pongamos un ejemplo: XML, JSON. / Conversión entre formatos de archivo pongamos un ejemplo: JPEG a PNG).
6. Negociación de sintaxis: Acuerdo sobre la sintaxis de transferencia entre sistemas.
7. Abstracción de presentación: Adaptación de contenido para diferentes dispositivos y plataformas pongamos un ejemplo: responsive design.
8. Semántica de datos: Interpretación y preservación del significado de los datos durante la transmisión.

Tecnologías y protocolos asociados: SSL/TLS para cifrado. / MIME para codificación de correo electrónico. / XDR (eXternal Data Representation) para estandarización de datos. / ASN.1 (Abstract Syntax Notation One) para definición de estructuras de datos.

-. La Capa-Presentación es crucial para garantizar la interoperabilidad entre sistemas heterogéneos, permitiendo que aplicaciones en diferentes plataformas intercambien datos de manera efectiva y segura.

Capa-Aplicación / Layers-7:

1. -. La Capa-Aplicación, siendo la séptima y última capa del modelo-OSI, actúa como la interfaz principal entre el software de aplicación y la pila de protocolos de red. Sus funciones clave incluyen:
2. Acceso a servicios: Proporciona una API (Interfaz de Programación de Aplicaciones) que permite a las aplicaciones acceder a los servicios ofrecidos por las capas inferiores del modelo-OSI.
3. Definición de protocolos: Especifica y define los protocolos utilizados para la comunicación entre aplicaciones en sistemas distribuidos. Estos protocolos son específicos de la aplicación y no dependen de la infraestructura de red subyacente.
4. Intercambio de datos: Facilita el intercambio de datos estructurados entre aplicaciones, utilizando formatos y protocolos estandarizados.
5. Ejemplos de protocolos: Correo electrónico POP (Post Office Protocol) para recepción y SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) para envío. / Transferencia de archivos FTP (File Transfer Protocol). / Gestión de bases de datos Protocolos específicos de DBMS.
6. Extensibilidad: La capa-aplicación es altamente extensible, permitiendo la creación y adopción de nuevos protocolos a medida que se desarrollan nuevas aplicaciones.
7. Abstracción de complejidad: Aunque define los protocolos, la interacción directa del usuario con esta capa es limitada. Las aplicaciones de usuario final actúan como intermediarios, ocultando la complejidad de los protocolos subyacentes.
8. Independencia de la red: Los protocolos de la capa-aplicación son independientes de la topología y tecnología de red subyacente, lo que permite una mayor flexibilidad y portabilidad de las aplicaciones.
9. Servicios de red: Proporciona servicios de red a las aplicaciones, como la resolución de nombres, la autenticación y la autorización.

-. Este enfoque más técnico destaca la importancia de la Capa-Aplicación en la arquitectura de red, su papel en la definición de protocolos de comunicación de alto nivel y su función como puente entre las aplicaciones de usuario y las capas-inferiores del modelo-OSI.

 

Recopilando:

-. Veamos los puntos mas importantes de este post:

• El Modelo OSI es un marco de referencia creado por la ISO en 1980 para estandarizar las comunicaciones de red.
• Consta de 7 capas numeradas del 1 al 7, cada una con funciones específicas.
• Facilita la interoperabilidad entre diferentes sistemas y equipos de red.
• Surgió como respuesta a problemas de incompatibilidad entre redes en los años 80.
• Es un modelo conceptual que no define protocolos específicos, sino funcionalidades.
• Las 7 capas son: Física, Enlace de Datos, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación.
• La capa Física (1) se ocupa de la transmisión de bits y señales eléctricas.
• La capa de Enlace de Datos (2) maneja el direccionamiento físico y control de errores.
• La capa de Red (3) se encarga del enrutamiento y direccionamiento lógico.
• La capa de Transporte (4) garantiza la entrega confiable de datos extremo a extremo.
• La capa de Sesión (5) gestiona y sincroniza las conexiones entre aplicaciones.
• La capa de Presentación (6) se ocupa del formato y cifrado de datos.
• La capa de Aplicación (7) proporciona servicios de red a las aplicaciones del usuario final.
• El modelo TCP/IP se desarrolló en paralelo y es ampliamente utilizado en redes corporativas.
• Cada capa del modelo OSI tiene protocolos y dispositivos asociados específicos.
• El modelo ayuda a identificar y resolver problemas de red de manera más eficiente.
• Ha sido fundamental para el desarrollo de estándares abiertos en la industria de redes.
• Sigue siendo una herramienta importante para la enseñanza y comprensión de redes.
• Permite la abstracción y separación de funciones en el diseño de redes.
• Facilita la evolución tecnológica al permitir cambios en capas individuales sin afectar todo el sistema.

 

• Referencias: (Entorno-Moreluz)
• Referencias: Wikipedia