Unidad II Modelos de Referencias -- OSI

Historia

 Por mucho tiempo se consideró al diseño de redes un proceso muy complicado de llevar a cabo,

esto es debido a que los fabricantes de computadoras tenían su propia arquitectura de red, y esta era muy distinta al resto, y en ningún caso existía compatibilidad entre marcas.



La Organización Internacional de Estándares (ISO), creó un subcomité para desarrollar estándares de comunicación de datos que promovieran la accesibilidad universal y una interoperabilidad entre productos de diferentes fabricantes.

El Modelo OSI (Open Systems Interconnection Reference Model) es un lineamiento funcional

para tareas de comunicaciones y, por consiguiente, no es un estándar de comunicación para dichas tareas, ya que no especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, sino que suele hablarse de modelo de referencia.

El Modelo OSI esta basado en 7 capas que son los siguientes: Transporte; 5 Sesión; 6 Presentación y 7 Aplicación.

1 Físico; 2 Enlace; 3 Red; 4

¿Porque un modelo de red divido en capas?

Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace de Datos

Física

 Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas, simplificando así el aprendizaje. aprendizaje  Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.  Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.  Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez.

Capas del modelo OSI

Aplicación Presentación Sesión Transporte Red

Procesos de red a aplicaciones Representación de datos Comunicación entre hosts Conexiones de extremo a extremo Direccionamiento y mejor ruta

Enlace de Datos

Acceso a los medios

Física

Transmisión binaria

Encapsulamiento de los datos

Física

Transmisión binaria

Capa 1

La capa física define las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales

La misión principal de esta capa es transmitir bits por un canal de comunicación, de manera que cuanto envíe el emisor llegue sin alteración al receptor.

La capa física proporciona sus servicios a la capa de enlace de datos, definiendo las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales

“Si desea recordar la Capa 1 en la menor cantidad de palabras posible, piense en señales y medios.” Cisco Systems, Inc. 1999.

Física

Transmisión binaria

Capa 1

PRINCIPALES FUNCIONES DE LA CAPA FISICA Manejar voltajes y pulsos eléctricos

Definir las características físicas (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión).

Física

Transmitir el flujo de bits a través del medio.

Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.

Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta). Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

Física

Transmisión binaria

Capa 1

El nivel físico recibe una trama binaria que debe convertir a una señal eléctrica, de tal forma que a pesar de la degradación que pueda sufrir en el medio de transmisión vuelva a ser interpretable correctamente en el receptor.

Física

PCM (Pulse Code Modulatión)

5 V para los "unos” 0 V para los "ceros"

 En el caso de las fibras ópticas se transmiten pulsos de luz.  En el caso de las comunicaciones inalámbricas, se pueden dar modulaciones muy sofisticadas, este es el caso de los estándares Wi-Fi, con técnicas de modulación complejas de espectro ensanchado

Física

Trasporta la corriente eléctrica de bits a través del hardware.

Capa 1

Codificación de la señal El nivel físico recibe una trama binaria que debe convertir a una señal eléctrica, electro magnética, óptica u otra dependiendo del medio, de tal forma que a pesar de la degradación que pueda sufrir en el medio de transmisión vuelva a ser interpretable correctamente en el receptor. En el caso más sencillo el medio es directamente digital, como en el caso de las fibras ópticas, dado que por ellas se transmiten pulsos de luz. Cuando el medio no es digital hay que codificar la señal, en los casos más sencillos la codificación puede ser por pulsos de tensión (PCM o Pulse Code Modulatión) (por ejemplo 5 V para los "unos" y 0 V para los "ceros"), es lo que se llaman codificación unipolar RZ. Otros medios se codifican mediante presencia o ausencia de corriente. En general estas codificaciones son muy simples y no usan bien la capacidad de medio. Cuando se quiere sacar más partido al medio se usan técnicas de modulación más complejas, y suelen ser muy dependientes de las características del medio concreto. En los casos más complejos, como suelen ser las comunicaciones inalámbricas, se pueden dar modulaciones muy sofisticadas, este es el caso de los estándares Wi-Fi, con técnicas de modulación complejas de espectro ensanchado

Enlace de datos

Acceso a los medios

Capa 2

La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

La capa de enlace de datos es responsable de proporcionar la comunicación nodo a nodo en una misma red de área local.

Debe proporcionar un mecanismo de direcciones que permita entregar los mensajes en los nodos correctos Debe traducir los mensajes de las capas superiores en bits que puedan ser transmitidos por la capa física

 Indicador de inicio. Cuando la capa de enlace de datos recibe un mensaje, le da formato para transformarlo en una trama de datos (denominada igualmente paquete).

Dirección de origen. Dirección de destino. Control. Datos. Control de errores.

“Si desea recordar la Capa 2 en la menor cantidad de palabras posible, piense en tramas y control de acceso al medio” . Cisco Systems, Inc. 1999.

Enlace de datos

Acceso a los medios

Capa 2

Indicador de inicio. Un patrón de bits que indica el inicio de una trama de datos. Dirección de origen. La dirección del nodo que realiza el envío se incluye para poder dirigir las respuestas al mensaje. Dirección de destino. Cada nodo queda identificado por una dirección. La capa de enlace de datos del remitente añade la dirección de destino a la trama. La capa de enlace de datos del destinatario examine la dirección de destino para identificar los mensajes que debe recibir. Control. En muchos casos es necesario incluir información adicional de control. Cada protocolo determine la información específica. Datos. Este campo contiene todos los datos enviados a la capa de enlace de datos por las capas superiores del protocolo. Control de errores. Este campo contiene información que permite que el nodo destinatario determine si se ha producido algún error durante la transmisión. El sistema habitual es la verificación de redundancia cíclica (CRC), que consiste en un valor calculado que resume todos los datos de la trama. El nodo destinatario calcula nuevamente el valor y, si coincide con el de la trama, entiende que la trama se ha transmitido sin errores.

Enlace de datos

Acceso a los medios

Capa 2

Red

Direccionamiento y mejor ruta

Capa 3

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

La capa de red se ocupa de la navegación de los datos a través de la red. La función de la capa de red es encontrar la mejor ruta a través de la red.

El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente.

“Si desea recordar la Capa 3 en la menor cantidad de palabras posible, piense en selección de ruta, direccionamiento y enrutamiento” Cisco Systems, Inc. 1999.

Transporte

Conexiones de extremo a extremo

Capa 4

Es la encargada de efectuar el transporte de los datos de la máquina origen a la destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando

Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red.

En esta capa se proveen servicios de conexión para la capa de sesión que serán utilizados finalmente por los usuarios de la red al enviar y recibir paquetes.

Sus funciones principales son transportar y regular el flujo de información desde el origen hasta el destino de manera confiable y precisa.

Nota: En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación.

Transporte

Conexiones de extremo a extremo

Capa 4

“Calidad del servicio" se usa a menudo para describir el propósito de la Capa 4, la capa de transporte. Sus funciones principales son transportar y regular el flujo de información desde el origen hasta el destino de manera confiable y precisa.

Sesión

Comunicación entre hosts

Capa 5

Establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando.

Se encarga de mantener el enlace entre los dos computadores que estén trasmitiendo archivos.

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.

“Si desea recordar la Capa 5 en la menor cantidad de palabras posible, piense en diálogos y conversaciones.” Cisco Systems, Inc. 1999.

Sesión

Comunicación entre hosts

Capa 5

Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta).

Sesión

Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo).

Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.

Sesión

Comunicación entre hosts

Capa 5

El control de los diálogos entre distintos nodos es competencia de la capa de sesión. Un diálogo es una conversación formal en la que dos nodos acuerdan un intercambio de datos.

Simple (Simplex). Un nodo transmite de manera exclusiva mientras otro recibe de manera exclusiva. La comunicación puede producirse en tres modos de diálogo

Semidúplex (Half-duplex). Un solo nodo puede transmitir en un momento dado, y los nodos se turnan para transmitir. Dúplex total (Full-duplex). Los nodos pueden transmitir y recibir simultáneamente. La comunicación dúplex total suele requerir un control de flujo que asegure que ninguno de los dispositivos envía datos a mayor velocidad de la que el otro dispositivo puede recibir.

Sesión

Comunicación entre hosts

Capa 5

Las sesiones permiten que los nodos se comuniquen de manera organizada. Cada sesión tiene tres fases:

1.-

Establecimiento de la conexión. Los nodos establecen contacto. Negocian las reglas de la comunicación incluyendo los protocolos utilizados y los parámetros de comunicación.

2.-

Transferencia de datos. Los nodos inician un diálogo para intercambiar datos.

3.-

Liberación de la conexión. Cuando los nodos no necesitan seguir comunicados, inician la liberación ordenada de la sesión.

Sesión

Comunicación entre hosts

Capa 5

Los pasos 1 y 3 representan una carga de trabajo adicional para el proceso de comunicación. Esta carga puede no ser deseable para comunicaciones breves. Por ejemplo, considere la comunicación necesaria para una tarea administrativa de la red. Cuando una red administra varios dispositivos, éstos envían periódicamente un breve informe de estado que suele constar de una sola trama. Si todos estos mensajes se enviaran como parte de una sesión formal, las fases de establecimiento y liberación de la conexión transmitirían más datos que los del propio mensaje. En estas situaciones, se comunica sin conexión. El nodo emisor se limita a transmitir los datos dando por sentado que el receptor está disponible. Una sesión con conexión es aconsejable cuando la comunicación es compleja. Imagine la transmisión de una gran cantidad de datos de un nodo a otro. Si no se utilizaran controles formales, un solo error durante la transferencia obligaría a enviar de nuevo todo el archivo. Una vez establecida la sesión, los nodos implicados pueden pactar un procedimiento de comprobación. Si se produce un error, el nodo emisor sólo debe retransmitir los datos enviados desde la última comprobación. El proceso de gestión de actividades complejas se denomina administración de actividad.

Presentación

Representación de datos

Capa 6

Está a cargo de presentar los datos en una forma que el dispositivo receptor pueda comprender.

Formateo de datos (presentación)

Cifrado de datos

Compresión de datos

Después de recibir los datos de la capa de aplicación, la capa de presentación ejecuta una de sus funciones, o todas ellas, con los datos antes de mandarlos a la capa de sesión. En la estación receptora, la capa de presentación toma los datos de la capa de sesión y ejecuta las funciones requeridas antes de pasarlos a la capa de aplicación.

Presentación

Representación de datos

Capa 6

El cifrado de los datos protege la información durante la transmisión. Se utiliza una clave de cifrado, para cifrar los datos en el lugar origen y luego descifrarlos en el lugar destino.

MCUptreo

COMPUTADOR

Clave de cifrado

Las transacciones financieras (por Ej., los datos de las tarjetas de crédito) utilizan el cifrado para proteger la información confidencial que se envía a través de Internet.

Presentación

Representación de datos

Capa 6

La compresión funciona mediante el uso de algoritmos (fórmulas matemáticas complejas) para reducir el tamaño de los archivos

Sin comprimir

Un veloz computador permite una veloz computación

Un

Compresión

dor permite una

ción

Veloz Computa

El algoritmo busca patrones de bits repetidos en el archivo y entonces los reemplaza con un token. Un token es un patrón de BIT mucho más corto que representa el patrón largo. Una analogía sencilla puede ser el nombre Maxi (el apodo), el token, para referirse a alguien cuyo nombre completo sea Maximiliano.

Presentación

Representación de datos

TIFF (Formato de archivo de imagen etiquetado): Un formato para imágenes con asignación de bits de alta resolución

PICT TIFF JPEG

Capa 6

PICT: Un formato de imagen utilizado para transferir gráficos QuickDraw entre programas del sistema operativo MAC JPEG (Grupo conjunto de expertos fotográficos): Formato gráfico utilizado con frecuencia para comprimir imágenes fijas de ilustraciones o fotografías complejos

Presentación

Representación de datos

MPEG (Grupo de expertos en películas): Estándar para la compresión y codificación de vídeo con movimiento para el almacenamiento en CD y digital.

MIDI MPEG QuickTime

Capa 6

MIDI: (Interfaz digital para instrumentos musicales) para música digitalizada

QuickTime: Estándar para el manejo de audio y vídeo para los programas del sistema operativo MAC

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

La capa de aplicación proporciona los servicios utilizados por las aplicaciones para que los usuarios se comuniquen a través de la red

Es responsable de identificar y establecer la disponibilidad de los socios de la comunicación deseada.

La capa de aplicación es la capa OSI más cercana al sistema final. Esto determina si existen suficientes recursos para la comunicación entre sistemas

No brinda servicios a ninguna otra capa OSI. Sin embargo, brinda servicios a los procesos de aplicación que se encuentran fuera del alcance del modelo OSI.

“Si desea recordar a la Capa 7 en la menor cantidad de palabras posible, piense en los navegadores de Web.” Cisco Systems, Inc. 1999.

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Algunos ejemplos de servicios, son: Transporte de correo electrónico. Gran variedad de aplicaciones pueden utilizar un protocolo para gestionar el correo electrónico. Los diseñadores de aplicaciones que recurren al correo electrónico no necesitan desarrollar sus propios programas para gestionar el correo. Además, las aplicaciones que comparten una misma interfaz de correo pueden intercambiar mensajes utilizando el gestor de correo electrónico. Acceso a archivos remotos. Las aplicaciones locales pueden acceder a los archivos ubicados en los nodos remotos. Ejecución de tareas remotas. Las aplicaciones locales pueden iniciar y controlar procesos en otros nodos. Directorios. La red puede ofrecer un directorio de recursos, incluyendo nombres de nodos lógicos. El directorio permite que las aplicaciones accedan a los recursos de la red utilizando nombres lógicos en lugar de identificaciones numéricas abstractas. Administración de la red. Los protocolos de administración de la red permiten que varias aplicaciones puedan acceder a la información administrativa de la red.

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Entre los protocolos (refiriéndose a protocolos genéricos, no a protocolos de la capa de aplicación de OSI) más conocidos destacan

Telnet HTTP

POP FTP

SMTP SNMP

SSH DNS

facilitan el uso y administración de la red

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones La World Wide Web usa el protocolo HTTP

WWW.CISCO.COM

Capa 7

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Los programas de acceso remoto utilizan el protocolo Telnet para la conexión directa a las fuentes remotas.

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Los programas de correo electrónico soportan el protocolo de la capa de aplicación POP3 (Post Office Protocol) para correo electrónico .

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Los programas de utilidades de archivo utilizan el protocolo FTP (File Transfer Protocol) para copiar y trasladar archivos entre sitios remotos.

Aplicación

Procesos de red a aplicaciones

Capa 7

Capas del modelo OSI

Capas del modelo OSI