Modelo OSI

2.1 Principio de funcionamiento

El objetivo del modelo es apoyarse sobre la normalizacin para poder alcanzar la

interoperatividad. El modelo OSI (ISO 7498 y CCITT x.200), define entre sistemas procedimientos

normalizados permitiendo el intercambio de informacin.

Los sistemas (ordenadores, terminales, nodos de redes) que utilizan estos sistemas son sistemas

que se adaptan o pueden ampliarse mediante otros sistemas. Las funciones de los sistemas son

agrupados en capas. Este concepto permite as:

Separar las diferentes funciones

Evitar una complejidad demasiado grande dentro de cada capa

Definir protocolos ms sencillos

El objetivo es definir entre sistemas, procedimientos normalizados para el intercambio de

informacin. El principio se basa en funciones reagrupadas en capas.

2.2 Capas del modelo de referencia OSI

Los sistemas abiertos en el modelo OSI fueron descompuestos en siete capas, a pesar de que

algunos sistemas (nodos de redes) no llevan el conjunto de las siete capas. Una divisin macro

puede establecerse de la siguiente manera: Capas altas: Tratamiento de la informacin y Capas

bajas:

Encaminamiento de la informacin entre sistemas (PC, equipos) distantes.

a) Capa aplicacin: brinda los servicios de comunicacin a los usuarios. Es una caja de

herramientas normalizadas. Los protocolos pueden ser:

Relativos a la gestin de las aplicaciones o del sistema, por ejemplo: explorador de

windows, programa para monitorear las redes IP.

Especficos de la aplicacin, por ejemplo: servidores DHCP, DNS, Proxy, NAT, FTP,

Email, Web, etc.

Esta capa debe poseer protocolos que sean capaces de crear un terminal virtual de red

abstracta, la cual debe realizar la adaptacin de los diferentes programas de aplicaciones

que poseen las mquinas de una red, con el fin de lograr la compatibilidad de las mismas.

Se debe crear un programa para lograr la correspondencia entre la terminal virtual y la

terminal real.

Se utiliza para la transferencia de archivos, ya que soluciona las incompatibilidades que

puede haber en el tratamiento de archivos entre sistemas diferentes. Tambin se emplea

para el correo electrnico, la carga remota de trabajos, la bsqueda en directorios y otros

recursos de uso general.

b) Capa presentacin: se hace cargo, facilitando el trabajo de las entidades de la capa

aplicacin, de las diferentes sintaxis abstractas o de transferencia, as tambin como de la

semntica de los datos intercambiados. Sus servicios incluyen:

Conversiones de cdigo y de formatos de datos.

La compresin y la encriptacin de los datos.

Un ejemplo, es la codificacin de datos en una forma estndar acordada. La informacin

en una computadora se representa como cadena de caracteres, enteros, cantidades de

punto flotante; estos cdigos se representan con cadenas de caracteres como (ACSII,

Unicode) y enteros (Complemento a uno o a dos). Con el fin de comunicar computadores

con representaciones diferentes, la informacin a intercambiar se puede definir en forma

abstracta, junto con un cdigo estndar que se use en el cable. De esta manera, la capa

presentacin adapta la representacin que se usa dentro de cada computadora, a la

representacin estndar de la red y viceversa.

c) Capa sesin: permite establecer una relacin entre dos aplicaciones, organizar y

sincronizar el dilogo, permitiendo un intercambio full duplex, semiduplex o simplex. Si el

trfico es en un solo sentido a la vez, esta capa puede ayudar a llevar el control de los

turnos. Un servicio relacionado es el manejo de fichas, ya que para algunos protocolos es

esencial que dos mquinas no intenten la misma operacin al mismo tiempo, para ello la

capa sesin otorga fichas que se pueden intercambiar. Solo el lado que posea la ficha

podr efectuar la operacin. Gestiona las modalidades de recuperacin en caso de

incidente.

Para la sincronizacin de la transferencia de archivos, la capa sesin inserta puntos de

verificacin en la corriente de datos, de modo que despus de cada interrupcin slo se

deban repetir los datos que se transfirieron despus del ltimo punto de verificacin.

Se podra usar una sesin para que un usuario se conecte a un sistema remoto de tiempo

compartido o para transferir un archivo entre dos mquinas.

d) Capa transporte: se ubica en la frontera de las capas orientadas a transmisin y a

tratamiento. Su funcin es ofrecer un servicio constante para las entidades de sesin,

independientemente de la QoS de la red, asegurando un servicio punto a punto.

Acepta datos de la capa sesin, los divide en unidades ms pequeas si es necesario, los

pasa a la capa de red y asegura que todos los pedazos lleguen correctamente al otro

extremo. Esta capa debe ser lo suficientemente verstil, como para aislar a las capas

superiores de los cambios tecnolgicos.

Figura 2.2.1: Unidad Datos de Protocolo y de Servicio(PDU y SDU)

La capa transporte crea una conexin de red distinta para cada conexin de transporte

que requiera la capa sesin. Si el volumen de transmisin es alto, esta capa puede crear

mltiples conexiones de red, dividiendo los datos entre las conexiones o puede

multiplexar varias conexiones de transporte en la misma conexin de red para reducir el

costo, la multiplexacin debe ser transparente a la capa sesin.

El tipo de servicio se determina al iniciar la sesin. El tipo de conexin ms comn es un

canal punto a punto libre de errores que entrega mensajes o bytes en el orden en que se

enviaron. Otro tipo de conexin es el transporte de mensajes aislados sin garanta

respecto al orden de entrega y la difusin de mensajes a mltiples destinos.

La capa transporte es una verdadera capa de extremo a extremo, es decir un programa de

la mquina fuente sostiene una conversacin con un programa similar en la mquina

destino. En las capas bajas, los protocolos se usan entre cada mquina y sus vecinas

inmediatas (routers), y no entre las mquinas de origen y destino que pueden estar

separadas por muchos enrutadores.

Las capas 1,2,3 estn encadenadas(link to link), mientras que las capas 4,5,6,7 son extremo

a extremo(end to end).

El encabezado de cada mensaje sirve para saber a cul conexin pertenece ste al pasar

por un nodo de enrutamiento. La capa de transporte debe establecer y liberar conexiones,

para ello debe poseer algn mecanismo de asignacin de nombres, para que un proceso

en una mquina pueda describir con quin quiere conversar. Posee un mecanismo

denominado control de flujo para regular el flujo de informacin, a fin de que un nodo

rpido no sature a uno lento.

e) Capa de Red: Dos sistemas comunicndose, pueden no ser adyacentes; es por ello que

existen otros sistemas intermedios que sirven de relevo (nodos de redes). La capa de red

brinda los medios de comunicacin de un sistema extremo hacia otro, asegurando el

encaminamiento poco a poco, es decir se ocupa del funcionamiento de la subred. Las rutas

se pueden basar en tablas estticas, se pueden establecer al inicio de cada conversacin o

pueden ser altamente dinmicas.

Controla que en la subred no se encuentren presentes demasiados paquetes a la vez,

formando los cuellos de botella. El software debe contar cuntos paquetes o caracteres o

bits enva cada cliente para producir informacin de facturacin.

La capa de red debe solucionar los siguientes problemas: cuando un paquete debe pasar

por varias subredes hasta alcanzar su destino, puede que la direccin de las subredes sea

diferente de la enviada por la anterior o que una subred no acepte el paquete por ser

demasiado grande.

La capa sesin debe lograr la comunicacin entre redes heterogneas. En las redes de

difusin el ruteo es simple y esta capa con frecuencia es delgada o incluso inexistente.

f) Capa enlace de datos: transmite datos sin error, sin duplicacin, sin prdida entre sistemas

adyacentes. Enmascara a las capas superiores de las imperfecciones de los medios de

transmisin utilizados.

Toma un medio de transmisin en bruto y lo transforma en una lnea que parezca libre de

errores de transmisin no detectados en la capa de red. Esto lo lleva a cabo haciendo que

el emisor divida los datos de entrada en marcos(tramas) de datos, que transmita los

marcos(tramas) en forma secuencial y procese los marcos(tramas) de acuse de recibo que

devuelve el receptor. La capa enlace de datos se ocupa de crear y de reconocer los lmites

de los marcos, lo cual se logra colocando patrones especiales de bits al principio y al final

del marco.

Se ocupa de la retransmisin del marco, en caso de que una rfaga de ruido lo haya

destruido, pero las retransmisiones introducen la posibilidad de duplicar los marcos. Debe

resolver los problemas de marcos daados, perdidos y duplicados.

g) Capa Fsica: se hace cargo de la transmisin de series de bits sobre el medio fsico de

interconexin, brinda las funciones de comando de los circuitos de datos.

Las capas 7,6,5,4 son punto a punto es una conexin lgica, mientras que las capas 3,2,1

no son punto a punto, sino que deben pasar por elementos de interconexin o nodos de

redes hasta llegar a su destino, en este caso el encaminamiento es indirecto.

2.3 Nociones de protocolos y servicios

Los protocolos son reglas y formatos caracterizando las comunicaciones entre subsistemas

homlogos. Los servicios consisten en la utilizacin de entidades y de protocolos de capas

inferiores.

Figura 2.3.1: Cabecera aadida por cada capa

Referencias de la figura 2.3.1

SH: Cabecera Capa Sesin

TH: Cabecera Capa Transporte

NH: Cabecera Capa Red

DH: Cabecera Capa Enlace de Datos

2.4 Entidades

Se denomina entidad E(N) a un elemento activo que realiza las funciones de la capa N. Una

entidad puede ser de software o hardware (circuito integrado de entrada/salida). Las entidades de

la misma capa pero en mquinas diferentes se llamas entidades homlogas. Las entidades de la

capa N poseen o implementan servicios que utiliza la capa N+1, para este caso la capa N es el

proveedor del servicio y la capa N+1 es el usuario del servicio. Los servicios estn disponibles en

los SAP (service Access points).

Las entidades E(N) utilizan los servicios brindados por la capa inmediatamente inferior N-1 para

efectuar las comunicaciones, es decir existe una utilizacin de entidades y de protocolos de capas

inferiores si estas existen.

La informacin es transferida fsicamente entre capas adyacentes desde un sistema hacia otro y

las entidades se comunican lgicamente entre s, ignorando los detalles de la transferencia.

Los SAP de la capa N son los lugares en los que la capa N+1 puede tener acceso a los servicios

ofrecidos, cada SAP tiene una direccin que lo identifica de manera nica. Una entidad E(N) de un

sistema puede comunicarse lgicamente con una E(N) homloga de otro sistema por intermedio

de un protocolo P(N). El protocolo P(N) tiene como objetivo definir las reglas y los formatos

caracterizando las comunicaciones entre entidades E(N) homlogas.

2.5 FU ncleo

Los servicios pueden ser Conexin de sesin, Transferencia de datos normales, Terminacin

normal, Corte de usuario, Corte del proveedor.

En una interfaz tpica, la entidad de la capa N+1 pasa una IDU (interface data unit) a la entidad de

la capa N a travs del SAP. La IDU consiste en una SDU (service data unit) y cierta informacin de

control. La SDU es la informacin que se pasa mediante la red a la entidad homloga y despus

hasta la capa N+1, la informacin de control es necesaria para que la capa inferior pueda realizar

su trabajo, pero no forma parte de los datos. Para que se transfiera la SDU, la entidad de la capa N

puede tener que fragmentarla en varios pedazos, colocndole un encabezado y envindola como

una PDU (protocol data unit) independiente.

Luego las entidades pares usan los encabezados de las PDU para acarrear su protocolo par. Los

encabezados indican cuales PDU contienen datos, informacin de control, proveen nmero de

secuencia, cuentas, etc.

Por qu un modelo de red dividido en capas?

Divide el proceso de comunicacin en partes ms pequeas

o Facilita el desarrollo de componentes de red

o Facilita el diseo de las redes

o Facilita la correccin de errores

o Facilita la administracin de la red

Por qu un modelo?

Estandariza el software y los dispositivos de red

o Asegura la compatibilidad y la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes

fabricantes

Previene que los cambios en una capa afecten a otras

o Las capas se desarrollan ms rpido

o Acelera la evolucin de las redes

Simplifica el aprendizaje

Capas de Host vs. Capas de Medios

Capas de Host

Proporcionan una entrega

precisa de los datos entre

los computadores

Capas de Medios

Controlan la entrega fsica

de mensajes a travs de la

red

Provee servicios de comunicacin

a las aplicaciones

Incluye: Telnet, HTTP, FTP,

Browsers, SMTP, etc.

Su principal funcin es definir formatos de

datos.

Provee encriptacin y

compresin (Code formatting)

Garantiza que los datos que

llegan desde la red puedan ser

utilizados por la aplicacin y que

la informacin enviada por la

aplicacin sea entendida por el

destino

Incluye: JPEG, ASCII, GIF, TIFF,

MPEG, etc.

Define como comenzar,

controlar y terminar las

conversaciones (sesiones).

Define mecanismos para

control de dilogo.

Incluye: SQL, NFS,

NetBios names, DECnet

SCP, etc..

Provee confiabilidad, control de

flujo y correccin de errores a

travs de TCP.

Segmentacin y reensamble.

Se reordenan los paquetes

cuando lleguen desordenados

(TCP).

TCP es orientado a conexin.

UDP no es orientado a

conexin y no confirma la

recepcin de paquetes. Es

poco confiable.

Define la entrega de paquetes

extremo a extremo

Responsable del enrutamiento

del paquete.

Define las identificaciones de los

hosts, como determinar las rutas

y como aprender las rutas

Define como dividir el paquete

en paquetes que se ajusten a un

MTU Fraagmentacin.

Incluye: IP, IPX, AppleTalk,

ICMP, etc.

Maneja notificacin de errores

con CRC, la topologa de red,

control de flujo y

direccionamiento fsico de la

trama (frame).

Responsable del Media Access

Control, impide el exceso de

colisiones. CSMA/CD, Paso de

testigo.

Indicador de Protocolo.

Incluye: FFDI, IEEE 802.3, IEEE

802.5, Frame Relay, PPP, etc..

Proporciona los medios

elctricos, mecnicos, de

procedimiento y funcionales

para activar y mantener el

enlace fsico entre sistemas.

Codifica los datos binarios

proporcionados por el nivel de

enlace de datos,

convirtindolos en voltajes,

pulsos de luz u otros impulsos

adecuados.

Incluye: V.35, EIA/TIA-232,

RJ45, Manchester, etc.

Bibliografa

Curso de Capacitacin en Networking Universidad Tecnolgica Nacional

Modelo OSI TCP/IP, Ing. Mauricio Bsaro Ing. Eduardo Danizio.