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MODELO DE REFERENCIA OSI - Diplomado telemática

1. REDES DE AREA LOCAL
CAPITULO II:
MODELO DE REFERENCIA OSI
Ing. Josmary Rojas . M.Sc.

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MODELO DE REFERENCIA OSI.
El modelo OSI (Open Systems Interconnection) se diseñó originalmente para permitir protocolos de
vendedor-independiente y eliminar Suites de protocolos.
Es una de las mejores herramientas disponibles para describir y para catalogar la serie compleja de
interacciones que ocurren en una red.
Existen en la actualidad grupos de protocolos (como TCP/IP) que no corresponden ciertamente con
el modelo de referencia OSI, sin embargo, estos protocolos fueron diseñados con diferentes enfoques
que en su estudio causan controversias.
La idea principal del estudio de este modelo es la de una herramienta para enseñar y para describir
cómo ocurren las operaciones de la red.
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QUE ES UN PAQUETE?
Los términos paquetes, datagramas, frames, message y segmentos tienen esencialmente el mismo
significado, ellos existen en diferentes capas del modelo OSI. Una analogía que describe este
concepto puede ser una carta por correo, donde: la dirección origen (Source Address) es la dirección
del remitente, la dirección destino (Destination Address) es la dirección del destinatario, la verificación
(Verification System) corresponde con la estampilla y finalmente los datos (Payload) es el contenido
de la carta.
FUNDAMENTOS DEL MODELO OSI
El modelo OSI es una aproximación en forma de capas que describen una red. A continuación se
describe los elementos funcionales de cada una de las capas del modelo OSI partiendo desde la capa
numero siete hasta la primera capa.
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CAPA 7: APLICACIÓN
La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red
a las aplicaciones del usuario. Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a
ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI.
Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto
y los de las terminales bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales
socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación
de errores y control de la integridad de los datos.
CAPA 6: PRESENTACIÓN
La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema
pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario, la capa de presentación traduce
entre varios formatos de datos utilizando un formato común.
CAPA 5: SESIÓN
Como su nombre lo indica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos
hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de
presentación. También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y
administra su intercambio de datos. Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece
disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de
excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación.
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CAPA 4: TRANSPORTE
La capa de transporte segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una
corriente de datos dentro del sistema del host receptor. El límite entre la capa de transporte y la capa
de sesión puede imaginarse como el límite entre los protocolos de aplicación y los protocolos de flujo
de datos. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos
de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos.
La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas
superiores de los detalles de implementación del transporte. Específicamente, temas como la
confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al
proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina
adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de
detección y recuperación de errores de transporte.
CAPA 3: RED
La capa de red es una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos
sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas.
CAPA 2: ENLACE DE DATOS
La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al
hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la
topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de
flujo.
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CAPA 1: FÍSICA
La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para
activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como
niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de
transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidas por las
especificaciones de la capa física.
Cuando los datos se envían desde un Host origen hacia otro Host en la red ellos recorren el modelo
OSI desde la Capa de Aplicación hasta la Capa Física en el host origen, cruzan la red a través de los
medios (cable generalmente de cobre) como señal eléctrica u óptica, representado por ceros y unos y
llegan hacia el destino ascendiendo por cada capa del host. Esto sucede debido a que cada capa del
modelo coloca dentro del paquete de datos información que identifica cómo ese protocolo específico
debe procesar el paquete en el otro lado
Ahora, exploraremos en los puntos específicos de cada capa y de los procesos adicionales de los
cuales cada una es responsable.
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CAPA 7: LA CAPA DE APLICACIÓN
La capa de aplicación es responsable de interactuar con la aplicación real del usuario. Es preciso
tener en cuenta, que no son aplicaciones de usuario (generalmente) sino aplicaciones de red
utilizadas por aplicaciones de usuario. Un ejemplo de ello es el caso del Internet Explorer, una
aplicación de usuario que ejecuta aplicaciones de redes como lo es HTTP, el cual es también utilizado
por otras aplicaciones de usuario como Netscape Navigator.
La capa de aplicación es la responsable inicial de la creación de paquetes, es por ello, que un
protocolo que crea paquetes de datos es de esta forma llamado protocolo de la capa de aplicación.
Algunos protocolos de la capa de aplicación son: HTTP, FTP, Telnet, TFTP, SMTP, POP3 y SQL.
CAPA 6: LA CAPA DE PRESENTACIÓN
La capa de presentación es una de las capas más fáciles de entender porque puede precisarse
fácilmente sus efectos. La capa de presentación modifica el formato de los datos. Por ejemplo, puede
ser que te envíen un mensaje de E-mail incluyendo una imagen adjunta. El protocolo de transporte del
correo Simple (SNMP, Simple Mail Transport Protocol) no puede soportar cualquier cosa más allá del
texto plano (7-bit Caracteres de ASCII). Para soportar el uso de esta imagen, tu aplicación necesita un
protocolo de la capa de presentación para convertir la imagen en texto plano (en este caso,
extensiones multipropósito del correo del Internet, o MIME). Este protocolo también será responsable
de convertir el texto nuevamente dentro de una imagen en la destinación final. Si no, el cuerpo de tu
mensaje aparecería como esto:
BCNHS ^%CNE (37NC UHD^Y 3cNDI U& " > {} |__D Iwifd YYYTY TBVBC
La capa de presentación es también responsable de la compresión y del cifrado, y relativamente todo
lo demás (por ejemplo la emulación terminal) que modifica el formato de los datos. Algunos formatos
de datos comunes de la capa de presentación incluyen el ASCII, el JPEG, el MPEG, y el GIF.
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CAPA 5: LA CAPA DE SESIÓN
Inversamente, la capa de sesión es una de las capas más difíciles a entender. Es responsable de
establecer, de mantener, y de terminar sesiones. Esto es un poco una descripción amplia y ambigua,
sin embargo, porque varias capas realizan realmente la función de establecer, de mantener, y de
terminar sesiones sobre un cierto nivel. La mejor manera de pensar en la capa de sesión es que realiza
esta función entre dos aplicaciones. Algunos protocolos comunes de la capa de sesión son las Llamada
a Procedimiento Remoto (RPC, Remote Procedure Call), el protocolo de acceso al directorio (LDAP,
Lightweight Directory Access Protocol) y servicio de sesión de NetBIOS (Network Basic Input/Output
System).
CAPA 4: LA CAPA DE TRANSPORTE
La capa de transporte realiza un gran número de funciones, los más importantes son los error cheking
(Cheque de errores), error recovery (Recuperación de fallas) y el control de flujo. La capa de transporte
es responsable de los servicios de transporte confiable de los datos de la red que son servicios
transparentes de los programas de la capa superior. El primer paso para entender las funciones de
chequeo de errores y de la recuperación de fallas de la capa de transportar es entender la diferencia
entre orientado a conexión y no orientado a conexión.
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CAPA 4: LA CAPA DE TRANSPORTE
COMUNICACIÓN ORIENTADA A CONEXIÓN Y NO ORIENTADA A CONEXIÓN
La comunicación orientada a conexión deriva su nombre debido a que implica el establecer una
conexión entre dos anfitriones antes de que cualquier dato sea enviado por un usuario (SYN, Saludo de
tres Vías). Esto asegura de que pueda existir una comunicación bidireccional. En otras palabras, el
protocolo de la capa de transporte envía los paquetes al destino haciéndole saber que existen paquetes
que van en camino. El destino entonces envía un Acknowledge Message (acuse de recibo) dejándole
saber a la fuente que recibió el paquete. De esta manera, se aseguran ambos lados que la
comunicación puede darse lugar.
En la mayoría de los casos, la comunicación orientada a conexión también significa entrega
garantizada. Es decir, si envías un paquete a un Host alejado y ocurre un error, entonces, la capa de
transporte volverá a enviar el paquete, o el remitente será notificado de que ha fallado el envío.
La comunicación no orientada a conexión, por otra parte, es exactamente lo contrario: no se
establece ninguna conexión inicial. En la mayoría de los casos (aunque no todos), ninguna
recuperación de error existe. Una aplicación, o un protocolo sobre o debajo de la capa de transporte,
deben hacerse a un lado al momento de la recuperación de errores.
En la mayoría de los casos, la diferencia entre la comunicación orientada a conexión y no orientada
a conexión es muy simple. Puedes pensar en ella como la diferencia entre el correo estándar y el
correo certificado. Con el correo estándar, envías de tu mensaje y esperas a ver que consigues allí. No
tienes ninguna manera de saber si el mensaje fue recibido. Esto es comunicación sin conexión. Con el
correo certificado, por otra parte, tu mensaje se entrega correctamente y consigues un recibo, o tu
mensaje se precise ser entregado muchas veces antes de que el tiempo de entrega expire y todavía
consigues un recibo, de cualquier manera, estás garantizado para ser notificado de qué sucedió de
modo que puedas tomar medidas apropiadas. Ésta es una comunicación orientada a conexión típica.
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CAPA 4: LA CAPA DE TRANSPORTE
CONTROL DE FLUJO
De forma sencilla, el control de flujo es un método de cerciorarse de que una cantidad excesiva de
datos no sobrecargue la estación del extremo. Por ejemplo, imaginate que la PC A está funcionando
en 100 Mbps y la PC B está funcionando en 10 Mbps. Si la PC A envía algo a La PC B a la velocidad
completa, 90 por ciento de la información será perdida porque la PC B no puede aceptar la información
en 100 Mbps. Ésta es la razón del control de flujo.
Actualmente, el control de flujo viene se desarrolla de tres formas diferentes:
Buffering
Comúnmente usado en unión con otros métodos de control de flujo, el buffering es probablemente
el método más simple. Piensa en un buffer como un fregadero. Imagínate tener un grifo que fluya
cuatro galones de agua en un minuto, y tienes un drenaje que acepta solamente tres galones de agua
en un minuto. ¿Si se asume que el drenaje está en un lugar plano, qué le sucede a todo el exceso de
agua? Eso es correcto, se derrama sobre el piso, es lo mismo que sucede con los bits de la PC A en el
primer ejemplo. La respuesta, como con la plomería, está en agregar un “fregadero,” o un
almacenador intermediario. Sin embargo, esta solución conduce obviamente a sus propios problemas.
Primero, los almacenadores intermediarios no son infinitos, mientras que trabajan bien para
explosiones de tráfico, si tienes una corriente continua de tráfico excesivo, tu espacio en el fregadero
funcionará eventualmente hacia fuera. A este punto, te dejan con los mismos bits problema que caen
en el piso.
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CAPA 4: LA CAPA DE TRANSPORTE
La notificación de la congestión
La notificación de la congestión es levemente más compleja que el buffering, y ella típicamente se
utiliza conjuntamente con el buffering para eliminar sus significativos problemas. Con la notificación de
la congestión, cuando los almacenadores intermediarios de un dispositivo comienzan a llenarse,
envían un mensaje a la estación origen que pide detener la transmisión, cuando los almacenadores
intermediarios restauran su capacidad, entonces retransmite otro mensaje que indica que la
transmisión puede comenzar otra vez. El problema que se deriva de esto es que en una cadena de
dispositivos intermedios (tales como routers), la notificación de la congestión apenas prolonga la
agonía llenando los almacenadores intermediarios en cada router a lo largo de la trayectoria. Por
ejemplo, imaginarte que el Router A está enviando los paquetes al Router C a travez del Router B.
Mientras que el almacenador intermediario del Router C comienza a llenarse, envía una notificación de
la congestión al Router B. Esto hace que el almacenador intermediario del Router B se llene por
completo. El Router B entonces envía una notificación de la congestión al Router A. Esto causa que el
almacenador intermediario del Router A se llene, conduciendo a una perdida importante de bits.
Seguidamente, el Router C envía un mensaje para que recomience el Router B, pero para ese punto,
los paquetes habrán sido perdidos ya.
AVENTANAMIENTO (WINDOWING)
La forma más compleja y más flexible de control de flujo, windowing, es quizás el método más
común utilizado hoy en día. En el windowing, se determina el número acordado de paquetes que
puede ser transferido por el emisor antes de que el receptor emita un acuse de recibo. Esto significa
que una estación no debe poder sobrecargar fácilmente otra estación: debe esperar que el receptor
responda antes de enviar más datos. Además de control de flujo, el windowing también se utiliza para
la recuperación de errores.
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CAPA 3: LA CAPA DE RED
La capa de red se ocupa de la dirección y de la determinación lógica de la trayectoria (enrutamiento).
Mientras que los métodos usados para la dirección lógica varían de acuerdo al conjunto de protocolos
usados, los principios de base siguen siendo iguales. Las direcciones de la capa Red se utilizan sobre
todo para localizar un Host geográficamente. Esta tarea es realizada generalmente partiendo la dirección
en dos porciones: el campo del Red y el campo del Host. Estos campos juntos describen cual Host eres,
pero dentro del contexto de la red a la cual tu perteneces. Esta división permite que cada Host se refiera
solamente a otros Hosts en su Red; y la división permite que los dispositivos especializados, llamados
routers, se ocupen de conseguir los paquetes a partir de una Red a otra. Algunos protocolos comunes de
la capa de red son el IP y el IPX.
CAPA 2: ENLACE DE DATOS
La Capa de Enlace de Datos, trata del arbitraje, de la dirección física, de la detección de error, y del
framing.
ARBITRAJE
El arbitraje determina cómo negociar el acceso a un canal de datos cuando múltiples Hosts están
procurando utilizarlos al mismo tiempo. En transmisiones de banda base half-duplex (CSMA/CD,
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, Acceso Múltiple con Escucha de Portadora y
Detección de Colisiones), se requiere el arbitraje porque solamente un dispositivo puede enviar
activamente una señal eléctrica a la vez. Si dos dispositivos procuran tener acceso al mismo medio
simultáneamente, después las señales de cada dispositivo interferirán, causando una colisión.
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13. CAPA 2: ENLACE DE DATOS
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DIRECCIÓN FÍSICA
Todos los dispositivos deben tener una dirección física. En tecnologías de LAN, esto es
normalmente conocido como una MAC address. La dirección física se diseña para identificar
únicamente el dispositivo global. Un MAC address (también conocida como una dirección de Ethernet,
la dirección del LAN, la dirección física, la dirección del hardware, y muchos otros nombres) es una
dirección de 48 bits generalmente escrito como 12 dígitos hexadecimales, tales como 01-02-03-AB-
CD-EF. Los primeros seis dígitos hexadecimales identifican el fabricante del dispositivo, y los seis
representan el dispositivo individual de ese fabricante.
Estas direcciones “fueron quemadas históricamente adentro,” haciéndolos permanentes. Sin
embargo, en casos raros, se duplica un MAC address. Por lo tanto, muchos de los dispositivos de la
red tienen hoy direcciones MAC configurables. De una forma u otra, sin embargo, una dirección física
es un componente requerido por un paquete.
DETECCIÓN DE ERROR
Otra función de la capa de Enlace de Datos es la detección de error, se determina si los problemas
con un paquete fueron introducidos durante la transmisión. Hace esto introduciendo un trailer, El FCS
(FCS, Frame Check Sequence - Secuencia de Verificación de Trama), antes de que envíe el paquete
a la máquina remota. Este FCS utiliza un CRC (CRC, cyclic redundancy control 
 - Control de
Redundancia Cíclica) para generar un valor matemático y ubicar este valor en el trailer (FCS) del
paquete.
Cuando el paquete llega su destino, se examina el FCS y se aplica el algoritmo original en sentido
inverso al que creó el FCS. Si el marco fue modificado de cualquier manera, el FCS no computará, y el
marco será desechado.
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FRAMING
Es un término usado para describir la organización de los elementos en un paquete (o, en este
caso, un marco). Para entender porqué esta tarea es tan importante, necesitamos observarla desde
la perspectiva del dispositivo. Primero, identificar que todo lo que viaja sobre el cable es simplemente
una representación de un 0 ó un 1. Así pues, si un dispositivo recibe una cadena de bits, tales como
011010100010101111010111110101010100101000101010111
y así sucesivamente, cómo ¿saber qué parte es el MAC address, o los datos, o el FCS? Requiere
una clave.
También, porque existen diversos tipos de marco, las capas de enlace de datos de ambas
máquinas deben utilizar los mismos tipos de marco (Protocolos) para poder decir lo que contiene el
paquete realmente.
Algunos protocolos comunes de la capa de enlace de datos son los siguientes: virtualmente todos
los 802 protocolos (802.2, 802.3, 802.5, y así sucesivamente), LAPB, LAPD, y LLC.
CAPA 1: LA CAPA FÍSICA
La capa física es la capa más substancial de todas las funciones. Todos los conectadores,
cableado, especificaciones de frecuencia, distancias, requerimientos de retardo de propagación,
cortocircuito de voltaje, todas las cosas físicas residen en la capa física.
Algunos protocolos comunes de la capa física son EIA/TIA 568A y B, RS 232, 10BaseT, 10Base2,
10Base5, 100BaseT, y USB.
CAPA 2: ENLACE DE DATOS
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COMUNICACIÓN PEER
La comunicación Peer es el proceso mediante el cual cada capa se comunica con su capa
correspondiente en la máquina destino. Es de notar, que las capas no se comunican directamente, pero
el proceso es igual como si lo hicieran. Un paquete se envía desde un Host hacia otro con todas las
cabeceras adjuntas; pero, como el paquete pasa a través del modelo en el otro extremo, cada capa
solamente es responsable de la información en su propia cabecera. Ve todo como datos.
Asimismo, una capa está referida solamente a la cabecera de la misma capa en el otro dispositivo.
Trata todo como datos (aun cuando no está). Por lo tanto, una capa puede, en un sentido, comunicarse
con su capa gemela en el otro dispositivo.
CAPA 1: LA CAPA FÍSICA
Ing. Josmary Rojas . M.Sc.