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Modelos OSI y TCP/IP Manuel Enrique Romero Ramírez

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Modelo OSI

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¿Qué es?  El modelo OSI, (Open System Interconnection) es un modelo de referencia para los protocolos de la red de arquitectura en capas, creado en el año 1980 por la Organización Internacional de Normalización (ISO, International Organization for Standardization).

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HISTORIA  A principios de 1980 el desarrollo de redes originó desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. A medida que las empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnologías de conexión, las redes se agregaban o expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las nuevas tecnologías de red.  A mediados de 1980, estas empresas tenían dificultades para comunicarse, ya que las redes que utilizaban diferentes especificaciones e implementaciones tenían dificultades para intercambiar información.

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 Para resolver el problema de incompatibilidad de redes, la ISO investigó modelos de conexión como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (Systems Network Architecture, SNA) y TCP/IP, a fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes.

 El resultado de estos esfuerzos es el Modelo de Referencia Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI).

Estructura del Modelo OSI de ISO

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El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las siguientes particularidades:

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Estructura multinivel: Se diseñó una estructura multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del problema de comunicación. Esto es, cada nivel ejecuta funciones especificas.

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Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.

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Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del nivel inferior y también del superior.

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Unidades de información: En cada nivel, la unidad de información tiene diferente nombre y estructura

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El modelo OSI tiene siete capas. Las capas se apilan de esta forma:  Aplicación

 Presentación  Sesión  Transporte  Red  Vínculo de datos  Física

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CAPA FÍSICA  Es 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.  Anexo al medio físico, con capacidad para varias posibilidades en el medio.

 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.

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CAPA DE VÍNCULO DE DATOS  Esta capa 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.

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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.  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.

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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. 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).

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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.

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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. 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.

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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

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Modelo TCP/IP

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¿Qué es?  TCP/IP es un conjunto de protocolos. La sigla TCP/IP significa "Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet"  Proviene de los nombres de dos protocolos importantes del conjunto de protocolos, es decir, del protocolo TCP y del protocolo IP.  En algunos aspectos, TCP/IP representa todas las reglas de comunicación para Internet y se basa en la noción de dirección IP, es decir, en la idea de brindar una dirección IP a cada equipo de la red para poder enrutar paquetes de datos.

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 Debido a que el conjunto de protocolos TCP/IP originalmente se creó con fines militares, está diseñado para cumplir con una cierta cantidad de criterios, entre ellos:  dividir mensajes en paquetes

 usar un sistema de direcciones  enrutar datos por la red

 detectar errores en las transmisiones de datos

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CAPA DE ACCESO A LA RED  Especifica la forma en la que los datos deben enrutarse, sea cual sea el tipo de red utilizado  Ofrece la capacidad de acceder a cualquier red física, es decir, brinda los recursos que se deben implementar para transmitir datos a través de la red. Por lo tanto, la capa de acceso a la red contiene especificaciones relacionadas con la transmisión de datos por una red física, cuando es una red de área local conectada mediante línea telefónica u otro tipo de conexión a una red. Trata los siguientes conceptos:  Enrutamiento de datos por la conexión  Coordinación de la transmisión de datos (sincronización)  Formato de datos  Conversión de señal (análoga/digital)  Detección de errores a su llegada

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CAPA DE INTERNET  Es responsable de proporcionar el paquete de datos (datagrama)

 Es la capa que define los datagramas y administra las nociones de direcciones IP. Permite el enrutamiento de datagramas (paquetes de datos) a equipos remotos junto con la administración de su división y ensamblaje cuando se reciben.  La capa de Internet contiene 5 protocolos:  el protocolo IP  el protocolo ARP  el protocolo ICMP

 el protocolo RARP  el protocolo IGMP

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CAPA DE TRANSPORTE  Brinda los datos de enrutamiento, junto con los mecanismos que permiten conocer el estado de la transmisión  La capa de transporte permite que las aplicaciones que se ejecutan en equipos remotos puedan comunicarse. El problema es identificar estas aplicaciones. De hecho, según el equipo y su sistema operativo, la aplicación puede ser un programa, una tarea, un proceso, etc.  La capa de transporte contiene dos protocolos que permiten que dos aplicaciones puedan intercambiar datos independientemente del tipo de red. Estos dos protocolos son los siguientes:  TCP, un protocolo orientado a conexión que brinda detección de errores;  UDP, un protocolo no orientado a conexión en el que la detección de errores es obsoleta.

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CAPA DE APLICACIÓN  Incorpora aplicaciones de red estándar (Telnet, SMTP, FTP, etc.)

 Contiene las aplicaciones de red que permiten la comunicación mediante las capas inferiores. Por lo tanto, el software en esta capa se comunica mediante uno o dos protocolos de la capa inferior (la capa de transporte), es decir, TCP o UDP.

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Comparación de Modelos TCP/IP

Características:  Estándar en EE.UU. desde 1983  Dispone de las mejores herramientas para crear grandes redes de ordenadores  Independencia del fabricante

Ventajas:  Encaminable  Imprescindible para Internet  Soporta múltiples tecnologías  Puede funcionar en máquinas de todo tamaño (multiplataforma)

Desventajas:  El modelo no distingue bien entre servicios, interfaces y protocolos, lo cual afecta al diseño de nuevas tecnologías en base a TCP/IP.  Peor rendimiento para uso en servidores de fichero e impresión OSI

Características: OSI define claramente las diferencias entre los servicios, las interfaces, y los protocolos. o Servicio: lo que un nivel hace o Interfaz: cómo se pueden acceder los servicios o Protocolo: la implementación de los servicios TCP/IP no tiene esta clara separación.

Ventajas: Proporciona a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red utilizados por las empresas a nivel mundial.

Desventajas:  Las capas contienen demasiadas actividades redundantes, por ejemplo, el control de errores se integra en casi todas las capas