Modelo
OSI
El modelo de interconexión de sistemas abiertos (OSI)
tiene siete capas. Este artículo las describe y explica sus funciones,
empezando por la más baja en la jerarquía (la física) y siguiendo hacia la más
alta (la aplicación). Las capas se apilan de esta forma:
7. Aplicación
6. Presentación
5. Sesión
4. Transporte
3. Red
2. Enlace de datos
1. Físico
6. Presentación
5. Sesión
4. Transporte
3. Red
2. Enlace de datos
1. Físico
Nivel Físico
En la capa física las tramas
procedentes de la capa de enlace de datos se convierten en una secuencia única de
bits que puede transmitirse por el entorno físico de la red. La capa física
también determina los aspectos físicos sobre la forma en que el cableado está
enganchado a la NIC de la computadora.
La capa física, 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.
Como resumen de los cometidos de esta capa, podemos decir
que se encarga de transformar un paquete de información binaria
("Frame") en una sucesión de impulsos adecuados al medio físico
utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos
(transmisión por cable); electromagnéticos (transmisión Wireless) o luminosos
(transmisión óptica). Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso;
se encarga de transformar estos impulsos en paquetes de datos binarios que
serán entregados a la capa de enlace.
Nivel
de enlace de datos
Cuando los paquetes de datos
llegan a la capa de enlace de datos, estas pasan a ubicarse en tramas (unidades
de datos), que vienen definidas por la arquitectura de red que se está
utilizando (como Ethernet, Token Ring, etc.). La capa de enlace de datos se
encarga de desplazar los datos por el enlace físico de comunicación hasta el
nodo receptor, e identifica cada computadora incluida en la red de acuerdo con
su dirección de hardware.
La información de encabezamiento se añade a cada trama que contenga las direcciones de envío y recepción. La capa de enlace de datos también se asegura de que las tramas enviadas por el enlace físico se reciben sin error alguno. Por ello, los protocolos que operan en esta capa adjuntaran un Chequeo de Redundancia Cíclica (Cyclical Redundancy Check a CRC) al final de cada trama. EI CRC es básicamente un valor que se calcula tanto en la computadora emisora como en la receptora, Si los dos valores CRC coinciden, significa que la trama se recibió correcta e íntegramente, y no sufrió error alguno durante su transferencia.
Para ello, la capa de enlace 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.
- Administración de acceso al medio: determina si el nodo "tiene derecho" a utilizar el medio físico.
- Control lógico de enlace LLC ("Logical Link Control") define la forma en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando servicio a las capas superiores.
- Control de acceso al medio MAC ("Medium Access Control"). Esta subcapa actúa como controladora del hardware subyacente (el adaptador de red). De hecho el controlador de la tarjeta de red es denominado a veces "MAC driver", y la dirección física contenida en el hardware de la tarjeta es conocida como dirección MAC ("MAC address"). Su principal tarea (que le proporciona el nombre -control de acceso-) consiste en arbitrar la utilización del medio físico para facilitar que varios equipos puedan competir simultáneamente por la utilización de un mismo medio de transporte. El mecanismo CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection") utilizado en Ethernet es un típico ejemplo de esta subcapa.
Nivel
de Red
La capa de red encamina los
paquetes además de ocuparse de entregarlos. La determinación de la ruta que
deben seguir los datos se produce en esta capa, lo mismo que el intercambio
efectivo de los mismos dentro de dicha ruta, La Capa 3 es donde las direcciones
lógicas (como las direcciones IP de una computadora de red) pasan a convertirse
en direcciones físicas (las direcciones de hardware de la NIC, la Tarjeta de
Interfaz para Red, para esa computadora especifica).
Los routers operan precisamente en Ia capa de red y utilizan los protocolos de encaminamiento de la Capa 3 para determinar la ruta que deben seguir los paquetes de datos.
Los routers operan precisamente en Ia capa de red y utilizan los protocolos de encaminamiento de la Capa 3 para determinar la ruta que deben seguir los paquetes de datos.
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: los enrutadores (sistemas intermedios de capa de red) pueden indicar a una estación emisora que "reduzca" su transmisión de tramas cuando el búfer del enrutador se llene.
- 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.
- Transporte. Encargada de encapsular los datos a transmitir (de usuario). Utiliza los paquetes de datos. En esta categoría se encuentra el protocolo IP ("Internet Protocol").
- Conmutación ("Switching"): Esta parte es la encargada de intercambiar información de conectividad específica de la red (su actividad es raramente percibida por el usuario). Los routers son dispositivos que trabajan en este nivel y se benefician de estos paquetes de actualización de ruta. En esta categoría se encuentra el protocolo ICMP ("Internet Control Message Protocol"), responsable de generar mensajes cuando ocurren errores en la transmisión y de un modo especial de eco que puede comprobarse mediante PING.
Nivel
de Transporte
La capa de transporte es la
encargada de controlar el flujo de datos entre los nodos que establecen una
comunicación; los datos no solo deben entregarse sin errores, sino además en la
secuencia que proceda. La capa de transporte se ocupa también de evaluar el
tamaño de los paquetes con el fin de que estos Tengan el tamaño requerido por
las capas inferiores del conjunto de protocolos. El tamaño de los paquetes 10
dicta la arquitectura de red que se utilice.
Protocolos:
Protocolos:
TCP: Los protocolos orientados a
la conexión operan de forma parecida a una llamada telefónica:
UDP: El funcionamiento de los protocolos sin conexión se parece más bien a un sistema de correo regular.
UDP: El funcionamiento de los protocolos sin conexión se parece más bien a un sistema de correo regular.
La capa de
transporte 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).
("Transport layer"). Esta capa se ocupa de
garantizar la fiabilidad del servicio, describe la calidad y naturaleza del
envío de datos. P.E. esta capa define cuando y como debe utilizarse la
retransmisión para asegurar su llegada. Para ello divide el mensaje
recibido de la capa de sesión en trozos (datagramas), los numera correlativamente
y los entrega a la capa de red para su envío. Durante la recepción, si la
capa de Red utiliza el protocolo IP, la capa de Transporte es responsable de
reordenar los paquetes recibidos fuera de secuencia. También puede
funcionar en sentido inverso multiplexando una conexión de transporte entre
diversas conexiones de datos. Este permite que los datos provenientes de
diversas aplicaciones compartan el mismo flujo hacia la capa de red.
Nivel
de Sesión
La capa de sesión es la encargada de establecer el enlace de comunicación o sesión y también de finalizarla entre las computadoras emisora y receptora. Esta capa también gestiona la sesión que se establece entre ambos nodos.
La capa de sesión pasa a encargarse de ubicar puntas de control en la secuencia de datos además proporciona cierta tolerancia a fallos dentro de la sesión de comunicación.
Los protocolos que operan en la capa de sesión pueden proporcionar dos tipos distintos de enfoques para que los datos vayan del emisor al receptor: la comunicación orientada a la conexión y comunicación sin conexión.
Los protocolos orientados a la conexión que operan en la capa de sesi6n proporcionan un entorno donde las computadoras conectadas se ponen de acuerdo sobre los parámetros relativos a la creación de los puntos de control en los datos, mantienen un dialogo durante la transferencia de los mismos, y después terminan de forma simultanea la sesión de transferencia.
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.
("Session Layer"). Es una extensión de la
capa de transporte que ofrece control de diálogo y sincronización, aunque en
realidad son pocas las aplicaciones que hacen uso de ella.
Nivel
de Presentación
La capa de presentación puede
considerarse el traductor del modelo OSI. Esta capa toma los paquetes de la
capa de aplicación y los convierte a un formato genérico que pueden leer todas
las computadoras. Por ejemplo, los datos escritos en caracteres ASCII se
traducirán a un formato más básico y genérico.
También se encarga de cifrar los datos así como de comprimirlos para reducir su tamaño. El paquete que crea la capa de presentación contiene los datos prácticamente con el formato con el que viajaran por las restantes capas de la pila OSI (aunque las capas siguientes Irán añadiendo elementos al paquete.
La capa de presentación
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.
("Presentation layer"). Esta capa se
ocupa de los aspectos semánticos de la comunicación (describe la sintaxis de
los datos a transmitir), estableciendo los arreglos necesarios para que puedan
comunicar máquinas que utilicen diversa representación interna para los
datos. P.E. describe como pueden transferirse números de coma flotante
entre equipos que utilizan distintos formatos matemáticos. Esta capa es
buena candidata para implementar aplicaciones de criptografía.
Actualmente el panorama ha cambiado; solo existe una
opción para el formato de datos, a pesar de lo cual, el protocolo OSI
sigue negociando un esquema de codificación (el único disponible). En
Internet, el único servicio que utiliza esta capa es TELNET, que
precisamente es un servicio de acceso a servidores desde terminales
remotos. En este caso, la capa de presentación es la que se encarga de
configurar el terminal para conectar a un servidor de características
particulares.
Nivel
de Aplicación
Proporciona la interfaz y
servicios que soportan las aplicaciones de usuario. También se encarga de ofrecer
acceso general a la red
Esta capa suministra las herramientas que el usuario, de hecho ve. También ofrece los servicios de red relacionados con estas aplicaciones, como la gestión de mensajes, la transferencia de archivos y las consultas a base de datos.
Entre los servicios de intercambio de información que gestiona la capa de aplicación se encuentran los protocolos SMTP, Telnet, ftp, http.
Esta capa suministra las herramientas que el usuario, de hecho ve. También ofrece los servicios de red relacionados con estas aplicaciones, como la gestión de mensajes, la transferencia de archivos y las consultas a base de datos.
Entre los servicios de intercambio de información que gestiona la capa de aplicación se encuentran los protocolos SMTP, Telnet, ftp, http.
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
("Application layer"). Esta capa describe
como hacen su trabajo los programas de aplicación (navegadores, clientes de
correo, terminales remotos, transferencia de ficheros etc.). Por ejemplo,
esta capa implementa la operación con ficheros del sistema. Por un lado
interactúan con la capa de presentación; por otro representan la interfaz con
el usuario, entregándole la información y recibiendo los comandos que dirigen
la comunicación.
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