UNIDAD 2: Modelo OSI y Estandares
1. Modelo de referencia OSI
Fue
desarrollado en 1980 por la Organización Internacional de Estándares (ISO),
una federación global de organizaciones que representa aproximadamente a 130
países. El núcleo de este estándar es el modelo de referencia OSI, una
normativa formada por siete capas que define las diferentes fases por las que
deben pasar los datos para viajar de un dispositivo a otro sobre una red de
comunicaciones.
Siguiendo el
esquema de este modelo se crearon numerosos protocolos. El advenimiento de
protocolos más flexibles donde las capas no están tan desmarcadas y la
correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un
segundo plano. Sin embargo se usa en la enseñanza como una manera de mostrar
cómo puede estructurarse una "pila" de protocolos de comunicaciones.
El modelo
específica el protocolo que debe usarse en cada capa, y suele hablarse de
modelo de referencia ya que se usa como una gran herramienta para la enseñanza
de comunicación de redes.
Se trata de
una normativa estandarizada útil debido a la existencia de muchas tecnologías,
fabricantes y compañías dentro del mundo de las comunicaciones, y al estar en
continua expansión, se tuvo que crear un método para que todos pudieran
entenderse de algún modo, incluso cuando las tecnologías no coincidieran. De
este modo, no importa la localización geográfica o el lenguaje utilizado. Todo
el mundo debe atenerse a unas normas mínimas para poder comunicarse entre sí.
Esto es sobre todo importante cuando hablamos de la red de redes, es decir,
Internet.
Este modelo
está dividido en siete capas:
1.1 Capa física
Artículo
principal: Capa física
Es la que se
encarga de la topología de la red y de las conexiones globales de la
computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la
forma en la que se transmite la información.
Sus
principales funciones se pueden resumir como:
- Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), cable coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
- Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
- Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
- Transmitir el flujo de bits a través del medio.
- Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
- Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión).
1.2 Capa de enlace de datos
Artículo
principal: Capa de enlace de datos
Esta capa se
ocupa del direccionamiento físico, del acceso al medio, de la detección de
errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. Es uno
de los aspectos más importantes que revisar en el momento de conectar dos
ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la
creación de sus protocolos básicos (MAC,
IP), para regular la forma de la conexión entre
computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la
información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos
trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo
errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio
físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el
medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas
situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el
Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de
estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o
algún otro dispositivo que reciba información como teléfonos móviles, tabletas
y diferentes dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situación se
determina como el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de
tramas, protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe
seguir cualquier capa del modelo OSI).
1.3 Capa de red
Artículo
principal: Capa de red
Se encarga
de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de
información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos
enrutables y protocolos de enrutamiento.
- Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK)
- Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP)
El objetivo
de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino,
aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que
facilitan tal tarea se denominan encaminadores
o enrutadores,
aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers. Los
routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en
determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls
actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.
En este
nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de
los datos hasta su receptor final.
1.4 Capa de transporte
Artículo
principal: Capa de transporte
Capa
encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del
paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red
física que esté utilizando. La PDU
de la capa 4 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP
o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro
sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa
red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80).
1.5 Capa de sesión
Artículo
principal: Capa de sesión
Esta capa es
la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos
computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto,
el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una
sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las
operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de
interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o
totalmente prescindibles.
1.6 Capa de presentación
Artículo
principal: Capa de presentación
El objetivo
es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque
distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de
caracteres los datos lleguen de manera reconocible.
Esta capa es
la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se
establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la
sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener
diferentes formas de manejarlas.
Esta capa
también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse
que esta capa actúa como un traductor.
1.7 Capa de aplicación
Artículo
principal: Capa de aplicación
Ofrece a las
aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y
define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos,
como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases
de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). Hay tantos protocolos
como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas
aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.
Cabe aclarar
que el usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de
aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el
nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.
2. Unidades de datos
El
intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el
sistema fuente le agrega información de control a los datos, y cada capa en el
sistema de destino analiza y quita la información de control de los datos como
sigue:
Si un
ordenador (A) desea enviar datos a otro (B), en primer término los datos deben
empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a
medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben
encabezados, información final y otros tipos de información.
N-PDU (Unidad de datos de protocolo)
Es la información intercambiada
entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa
pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexión (N-1).
Está compuesta por:
N-SDU (Unidad de datos del servicio)
Son los datos que necesitan la
entidades (N) para realizar funciones del servicio pedido por la entidad (N+1).
N-PCI (Información de control del
protocolo)
Información intercambiada entre
entidades (N) utilizando una conexión (N-1) para coordinar su operación
conjunta.
N-IDU (Unidad de datos de interfaz)
Es la información transferida
entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas.
Está compuesta por:
N-ICI (Información de control del
interfaz)
Información intercambiada entre
una entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operación conjunta.
Datos de Interfaz-(N)
Información transferida entre una
entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.
3. Transmisión de los datos
Transferencia
de información en el modelo OSI.
La capa de
aplicación recibe el mensaje del usuario y le añade una cabecera constituyendo
así la PDU de la capa de aplicación. La PDU se transfiere a la capa de
aplicación del nodo destino, este elimina la cabecera y entrega el mensaje al
usuario.
Para ello ha
sido necesario todo este proceso:
- Ahora hay que entregar la PDU a la capa de presentación para ello hay que añadirle la correspondiente cabecera ICI y transformarla así en una IDU, la cual se transmite a dicha capa.
- La capa de presentación recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la información, es decir, la SDU, a esta le añade su propia cabecera (PCI) constituyendo así la PDU de la capa de presentación.
- Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesión mediante el mismo proceso, repitiéndose así para todas las capas.
- Al llegar al nivel físico se envían los datos que son recibidos por la capa física del receptor.
- Cada capa del receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente había añadido su capa homóloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior.
- Finalmente, llegará a la capa de aplicación, la cual entregará el mensaje al usuario.
4. Formato de los datos
Otros datos
reciben una serie de nombres y formatos específicos en función de la capa en la
que se encuentren, debido a como se describió anteriormente la adhesión de una
serie de encabezados e información final. Los formatos de información son los
que muestra el gráfico:
Unidad de datos en capa de
aplicación (capa 7).
PPDU
Unidad de datos en la capa de
presentación (capa 6).
SPDU
Unidad de datos en la capa de
sesión (capa 5).
capa de
transporte (capa 4).
Unidad de datos en el nivel de red
(capa 3).
Unidad de datos en la capa de enlace (capa 2).
Unidad de datos en la capa física
(capa 1).
4.1 Operaciones sobre los datos
En
determinadas situaciones es necesario realizar una serie de operaciones sobre
las PDU para facilitar su transporte, debido a que son demasiado grandes o bien
porque son demasiado pequeñas y estaríamos desaprovechando la capacidad del
enlace.
Bloqueo y
desbloqueo
El bloqueo
hace corresponder varias (N)-SDUs en una (N)-PDU.
El
desbloqueo identifica varias (N)-SDUs que están contenidas en una (N)-PDU.
Concatenación
y separación
La
concatenación es una función-(N) que realiza el nivel-(N) y que hace corresponder varias (N)-PDUs en una sola (N-1)-SDU.
La
separación identifica varias (N)-PDUs que están contenidas en una sola
(N-1)-SDU.
5. Modelo TCP/IP
Encapsulación de una aplicación de datos a través da
capas del modelo TCP/IP.
El modelo
TCP/IP es un modelo de descripción de protocolos de
red desarrollado en los años 70 por Vinton Cerf
y Robert E.
Kahn. Fue implantado en la red ARPANET,
la primera red de área amplia, desarrollada por encargo de
DARPA,
una agencia del Departamento de Defensa de los
Estados Unidos, y predecesora de la actual red Internet.
EL modelo TCP/IP
se denomina a veces como Internet Model, Modelo DoD o Modelo DARPA.El modelo TCP/IP describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir que un equipo pueda comunicarse en una red. TCP/IP provee conectividad de extremo a extremo especificando cómo los datos deberían ser formateados, direccionados, transmitidos, enrutados y recibidos por el destinatario. Existen protocolos para los diferentes tipos de servicios de comunicación entre equipos.
TCP/IP tiene cuatro capas de abstracción según se define en el RFC 1122. Esta arquitectura de capas a menudo es comparada con el Modelo OSI de siete capas.
El modelo TCP/IP y los protocolos relacionados son mantenidos por la Internet Engineering Task Force (IETF).
Para conseguir un intercambio fiable de datos entre dos equipos, se deben llevar a cabo muchos procedimientos separados.
El resultado es que el software de comunicaciones es complejo. Con un modelo en capas o niveles resulta más sencillo agrupar funciones relacionadas e implementar el software de comunicaciones modular.
Las capas están jerarquizadas. Cada capa se construye sobre su predecesora. El número de capas y, en cada una de ellas, sus servicios y funciones son variables con cada tipo de red. Sin embargo, en cualquier red, la misión de cada capa es proveer servicios a las capas superiores haciéndoles transparentes el modo en que esos servicios se llevan a cabo. De esta manera, cada capa debe ocuparse exclusivamente de su nivel inmediatamente inferior, a quien solicita servicios, y del nivel inmediatamente superior, a quien devuelve resultados.
- Capa 4 o capa de aplicación: Aplicación, asimilable a las capas 5 (sesión), 6 (presentación) y 7 (aplicación) del modelo OSI. La capa de aplicación debía incluir los detalles de las capas de sesión y presentación OSI. Crearon una capa de aplicación que maneja aspectos de representación, codificación y control de diálogo.
- Capa 3 o capa de transporte: Transporte, asimilable a la capa 4 (transporte) del modelo OSI.
- Capa 2 o capa de internet: Internet, asimilable a la capa 3 (red) del modelo OSI.
- Capa 1 o capa de acceso al medio: Acceso al Medio, asimilable a la capa 2 (enlace de datos) y a la capa 1 (física) del modelo OSI.
6. NORMAS Y ESTANDARES
Una entidad que compila y armoniza diversos
estándares de telecomunicaciones es la Building
Industry Consulting Service International (BiCSi). El Telecommunications Distribution Methods Manual
(TDMM) de BiCSi establece guías pormenorizadas que deben ser tomadas en cuenta para el diseño
adecuado de un sistema de cableado estructurado. El Cabling Installation Manual establece las guías
técnicas, de acuerdo a estándares, para la instalación física de un sistema de cableado estructurado.
Industry Consulting Service International (BiCSi). El Telecommunications Distribution Methods Manual
(TDMM) de BiCSi establece guías pormenorizadas que deben ser tomadas en cuenta para el diseño
adecuado de un sistema de cableado estructurado. El Cabling Installation Manual establece las guías
técnicas, de acuerdo a estándares, para la instalación física de un sistema de cableado estructurado.
El Instituto
Americano Nacional de Estándares, la Asociación de Industrias de
Telecomunicaciones y
la Asociación de Industrias Electrónicas (ANSI/TIA/EIA) publican conjuntamente estándares para la
manufactura, instalación y rendimiento de equipo y sistemas de telecomunicaciones y electrónico.
Cinco de éstos estándares de ANSI/TIA/EIA definen cableado de telecomunicaciones en edificios.
Cada estándar cubre un parte específica del cableado del edificio. Los estándares establecen el cable,
hardware, equipo, diseño y prácticas de instalación requeridas. Cada estándar ANSI/TIA/EIA
menciona estándares relacionados y otros materiales de referencia.
la Asociación de Industrias Electrónicas (ANSI/TIA/EIA) publican conjuntamente estándares para la
manufactura, instalación y rendimiento de equipo y sistemas de telecomunicaciones y electrónico.
Cinco de éstos estándares de ANSI/TIA/EIA definen cableado de telecomunicaciones en edificios.
Cada estándar cubre un parte específica del cableado del edificio. Los estándares establecen el cable,
hardware, equipo, diseño y prácticas de instalación requeridas. Cada estándar ANSI/TIA/EIA
menciona estándares relacionados y otros materiales de referencia.
La mayoría
de los estándares incluyen secciones que definen términos importantes,
acrónimos y
símbolos.
símbolos.
Los cinco
estándares principales de ANSI/TIA/EIA que gobiernan el cableado de
telecomunicaciones
en edificios son:
en edificios son:
|
ANSI/TIA/EIA-568-A
|
Estándar de Cableado de Telecomunicaciones en Edificios Comerciales
|
|
ANSI/TIA/EIA-569
|
Estándar para Ductos y Espacios de Telecomunicaciones en Edificios
Comerciales
|
|
ANSI/TIA/EIA-570
|
Estándar de Alambrado de Telecomunicaciones Residencial y Comercial
Liviano
|
|
ANSI/TIA/EIA-606
|
Estándar de Administración para la Infraestructura de Telecomunicaciones
de Edificios Comerciales
|
|
ANSI/TIA/EIA-607
|
Requerimientos para Telecomunicaciones de Puesta a Tierra y Puenteado
de Edificios Comerciales
|
7. CONCLUSIÓNES
Para concluir esta investigación es
importante destacar que el Modelo ISO/OSI (Open System Interconnection model),
definido por la ISO (International Standards Organization) es un marco
conceptual que puede ser referenciado a comprender mejor cómo funcionan los
dispositivos en la red. Este Modelo consta de 7 capas, - Capa Física,
- Capa de Enlace de Datos,
- Capa de Red,
- Capa de Transporte,
- Capa de Sesión,
- Capa de Presentación,
- Capa de Aplicación.
El proceso de envío de datos se inicia normalmente en la capa de aplicación, se envía a través de la pila a la capa física y, a continuación, a través de la red al destinatario. Los datos se reciben en la capa física, y el paquete de datos se transmite luego a la pila a la capa de aplicaciones.
La función del modelo OSI es estandarizar la comunicación entre equipos para que diferentes fabricantes puedan desarrollar productos (software o hardware) compatibles (siempre y cuando sigan estrictamente el modelo OSI).
El Modelo TCP/IP es la base de Internet, y sirve para enlazar computadoras que utilizan diferentes sistemas operativos. Este Modelo tiene cuatro capas:
- la capa de Aplicación,
- la capa de Transporte,
- la capa de Internet
- la capa de Acceso de Red
Por ultimo al conocer como funcionan estos modelos podemos determinar entre un modelo y otro existen diferencias como que el modelo ISO/OSI consta de 7 capas, mientras que en el modelo TCP/IP se excluyen las 2 capas que se encuentran debajo de la capa aplicación (presentación y sesión), y se fusionan las capas física y de datos en una sola, quedando con 4 capas solamente.
La razón de eliminar las capas presentación y sesión es que, en la practica, la labor desarrollada por ellas termina estando implementado en la aplicación o de forma diferente a la del modelo. También porque la forma de manejar sesiones y transformaciones es muy variable y no tiene demasiado sentido forzar una forma específica
de manejarlo. La razón de fusionar la capa física y datos es que, por un lado, en general los protocolos que definen la capa física también definen la capa datos, y por otro lado, que con ello se independiza TCP/IP detener que especificar esa parte, haciendo mas simple la especificación.
Se espera haber cumplido con el objetivo de esta investigación, a modo personal puedo confirmar que al realizar este informe me queda claro como funcionan estos modelos y porque fue importante investigarlos, además de que los trabajamos y utilizamos a diario en nuestra computadora.
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