Modelo OSI y TCP/IP

Modelo OSI

El modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI) tiene siete capas. Este artículo las describe y explica sus funciones, empezando por la más baja en la jerarquía (la física) y siguiendo hacia la más alta (la aplicación). Las capas se apilan de esta forma:

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Vínculo de datos

Física

CAPA FÍSICA

La capa física, la más baja del modelo OSI, se encarga de la transmisión y recepción de una secuencia no estructurada de bits sin procesar a través de un medio físico. Describe las interfaces eléctrica/óptica, mecánica y funcional al medio físico, y lleva las señales hacia el resto de capas superiores. Proporciona:

Codificación de datos: modifica el modelo de señal digital sencillo (1 y 0) que utiliza el equipo para acomodar mejor las características del medio físico y para ayudar a la sincronización entre bits y trama. Determina:
Qué estado de la señal representa un binario 1

Como sabe la estación receptora cuándo empieza un "momento bit"

Cómo delimita la estación receptora una trama

Anexo al medio físico, con capacidad para varias posibilidades en el medio:
¿Se utilizará un transceptor externo (MAU) para conectar con el medio?

¿Cuántas patillas tienen los conectores y para qué se utiliza cada una de ellas?

Técnica de la transmisión: determina si se van a transmitir los bits codificados por señalización de banda base (digital) o de banda ancha (analógica).

Transmisión de medio físico: transmite bits como señales eléctricas u ópticas adecuadas para el medio físico y determina:
Qué opciones de medios físicos pueden utilizarse

Cuántos voltios/db se deben utilizar para representar un estado de señal en particular mediante un medio físico determinado

CAPA DE VÍNCULO DE DATOS

La capa de vínculo de datos ofrece una transferencia sin errores de tramas de datos desde un nodo a otro a través de la capa física, permitiendo a las capas por encima asumir virtualmente la transmisión sin errores a través del vínculo. Para ello, la capa de vínculo de datos proporciona:
Establecimiento y finalización de vínculos: establece y finaliza el vínculo lógico entre dos nodos.

Control del tráfico de tramas: indica al nodo de transmisión que "dé marcha atrás" cuando no haya ningún búfer de trama disponible.

Secuenciación de tramas: transmite y recibe tramas secuencialmente.

Confirmación de trama: proporciona/espera confirmaciones de trama. Detecta errores y se recupera de ellos cuando se producen en la capa física mediante la retransmisión de tramas no confirmadas y el control de la recepción de tramas duplicadas.

Delimitación de trama: crea y reconoce los límites de la trama.

Comprobación de errores de trama: comprueba la integridad de las tramas recibidas.

Administración de acceso al medio: determina si el nodo "tiene derecho" a utilizar el medio físico.

CAPA DE RED

La capa de red controla el funcionamiento de la subred, decidiendo qué ruta de acceso física deberían tomar los datos en función de las condiciones de la red, la prioridad de servicio y otros factores. Proporciona:
Enrutamiento: enruta tramas entre redes.

Control de tráfico de subred: los enrutadores (sistemas intermedios de capa de red) pueden indicar a una estación emisora que "reduzca" su transmisión de tramas cuando el búfer del enrutador se llene.

Fragmentación de trama: si determina que el tamaño de la unidad de transmisión máxima (MTU) que sigue en el enrutador es inferior al tamaño de la trama, un enrutador puede fragmentar una trama para la transmisión y volver a ensamblarla en la estación de destino.

Asignación de direcciones lógico-físicas: traduce direcciones lógicas, o nombres, en direcciones físicas.

Cuentas de uso de subred: dispone de funciones de contabilidad para realizar un seguimiento de las tramas reenviadas por sistemas intermedios de subred con el fin de producir información de facturación.

Subred de comunicaciones

El software de capa de red debe generar encabezados para que el software de capa de red que reside en los sistemas intermedios de subred pueda reconocerlos y utilizarlos para enrutar datos a la dirección de destino.
Esta capa libera a las capas superiores de la necesidad de tener conocimientos sobre la transmisión de datos y las tecnologías de conmutación intermedias que se utilizan para conectar los sistemas de conmutación. Establece, mantiene y finaliza las conexiones entre las instalaciones de comunicación que intervienen (uno o varios sistemas intermedios en la subred de comunicación).
En la capa de red y las capas inferiores, existen protocolos entre pares entre un nodo y su vecino inmediato, pero es posible que el vecino sea un nodo a través del cual se enrutan datos, no la estación de destino. Las estaciones de origen y de destino pueden estar separadas por muchos sistemas intermedios.

CAPA DE TRANSPORTE

La capa de transporte garantiza que los mensajes se entregan sin errores, en secuencia y sin pérdidas o duplicaciones. Libera a los protocolos de capas superiores de cualquier cuestión relacionada con la transferencia de datos entre ellos y sus pares.
El tamaño y la complejidad de un protocolo de transporte depende del tipo de servicio que pueda obtener de la capa de transporte. Para tener una capa de transporte confiable con una capacidad de circuito virtual, se requiere una mínima capa de transporte. Si la capa de red no es confiable o solo admite datagramas, el protocolo de transporte debería incluir detección y recuperación de errores extensivos.
La capa de transporte proporciona:

Segmentación de mensajes: acepta un mensaje de la capa (de sesión) que tiene por encima, lo divide en unidades más pequeñas (si no es aún lo suficientemente pequeño) y transmite las unidades más pequeñas a la capa de red. La capa de transporte en la estación de destino vuelve a ensamblar el mensaje.

Confirmación de mensaje: proporciona una entrega de mensajes confiable de extremo a extremo con confirmaciones.

Control del tráfico de mensajes: indica a la estación de transmisión que "dé marcha atrás" cuando no haya ningún búfer de mensaje disponible.

Multiplexación de sesión: multiplexa varias secuencias de mensajes, o sesiones, en un vínculo lógico y realiza un seguimiento de qué mensajes pertenecen a qué sesiones (consulte la capa de sesiones).

Normalmente, la capa de transporte puede aceptar mensajes relativamente grandes, pero existen estrictas limitaciones de tamaño para los mensajes impuestas por la capa de red (o inferior). Como consecuencia, la capa de transporte debe dividir los mensajes en unidades más pequeñas, o tramas, anteponiendo un encabezado a cada una de ellas.

Así pues, la información del encabezado de la capa de transporte debe incluir información de control, como marcadores de inicio y fin de mensajes, para permitir a la capa de transporte del otro extremo reconocer los límites del mensaje. Además, si las capas inferiores no mantienen la secuencia, el encabezado de transporte debe contener información de secuencias para permitir a la capa de transporte en el extremo receptor recolocar las piezas en el orden correcto antes de enviar el mensaje recibido a la capa superior.

Capas de un extremo a otro

A diferencia de las capas inferiores de "subred" cuyo protocolo se encuentra entre nodos inmediatamente adyacentes, la capa de transporte y las capas superiores son verdaderas capas de "origen a destino" o de un extremo a otro, y no les atañen los detalles de la instalación de comunicaciones subyacente. El software de capa de transporte (y el software superior) en la estación de origen lleva una conversación con software similar en la estación de destino utilizando encabezados de mensajes y mensajes de control.

CAPA DE SESIÓN

La capa de sesión permite el establecimiento de sesiones entre procesos que se ejecutan en diferentes estaciones. Proporciona:
Establecimiento, mantenimiento y finalización de sesiones: permite que dos procesos de aplicación en diferentes equipos establezcan, utilicen y finalicen una conexión, que se denomina sesión.

Soporte de sesión: realiza las funciones que permiten a estos procesos comunicarse a través de una red, ejecutando la seguridad, el reconocimiento de nombres, el registro, etc.

CAPA DE PRESENTACIÓN

La capa de presentación da formato a los datos que deberán presentarse en la capa de aplicación. Se puede decir que es el traductor de la red. Esta capa puede traducir datos de un formato utilizado por la capa de la aplicación a un formato común en la estación emisora y, a continuación, traducir el formato común a un formato conocido por la capa de la aplicación en la estación receptora.

La capa de presentación proporciona:
Conversión de código de caracteres: por ejemplo, de ASCII a EBCDIC.

Conversión de datos: orden de bits, CR-CR/LF, punto flotante entre enteros, etc.

Compresión de datos: reduce el número de bits que es necesario transmitir en la red.

Cifrado de datos: cifra los datos por motivos de seguridad. Por ejemplo, cifrado de contraseñas.

CAPA DE APLICACIÓN

El nivel de aplicación actúa como ventana para los usuarios y los procesos de aplicaciones para tener acceso a servicios de red. Esta capa contiene varias funciones que se utilizan con frecuencia:
Uso compartido de recursos y redirección de dispositivos

Acceso a archivos remotos

Acceso a la impresora remota

Comunicación entre procesos

Administración de la red

Servicios de directorio

Mensajería electrónica (como correo)

Terminales virtuales de red

Modelo TCP/IP

Modelo de referencia TCP/IP creado por el Departamento de Defensa de EE.UU. para establecer una red que sobrevive ante cualquier circustancia. La red es un mundo cruzado por tendidos de cables, fibras ópticas, radio frecuencias que conectan numerosos nodos para establecer la transmisión de datos. Modelo TCP/IP credo para solucionar los problemas de transmisión de datos independientemente del estado de un nodo o red particular. TCP/IP se ha convertido en el estándar en el que se basa internet.
Modelo TCP/IP se divine en 4 capas - algunas de las capas posen el mismo nombre que las capas de modelo osi pero funcinan de diferentes maneras en cada modelo.
Los capas de modelo TCP/IP:

APLICACIÓN

Los protócolos que describen un conjunto de las normas y convenciones de intercambio de las informaciones entre los dispositivos.
Por ejemplo: telnet, FTP, TFTP, SNMP, DNS, DHCP, NFS ...

TRANSPORTE

Los protócolos de capa de transporte prestan servicio al la capa de aplicación. Se encargan de transmitir los datos sin importar el contenido de los mismos.
Protócolos de esta capa son: TCP y UDP.

INTERNET

Modelo OSI	Modelo TCP/IP
APLICACIÓN	APLICACIÓN
PRESENTACIÓN
SESIÓN
TRANSPORTE	TRANSPORTE
RED	INTERNET
ENLACE DE DATOS	RED
FÍSICA

Los protócolos de la capa de internet se encargan de búsqueda de una ruta hacia el destino. Proporciona un enrutamiento orientado a conexión de maximo esfuerzo, mensajes de control en internet, direccionamiento IP y direccionamiento MAC.
Los protocolos son: IP, ARP, RARP, ICMP.

RED

Funciona en nivel de la capa física y de la capa de enlace de datos de modelo OSI. Los protócolos de esta capa proporcionan tecnologías de acceso al medio.Ethernet, Fast-Ethernet, Token Ring

Comparación entre el modelo OSI y el modelo TCP/IP