MODELO DE REFERENCIAS

“Modelo OSI”

Descripción general 

Este modulo cubre la definición del modelo OSI, sus orígenes, sus beneficios,  definición y función de sus capas y los dispositivos de red utilizados en cada capa.

Objetivos de aprendizaje

Al completar este módulo, los estudiantes podrán realizar tareas relacionadas con lo siguiente:

•  Descripción general del modelo OSI
•  Importancia del modelo OSI
•  Función de cada capa del modelo OSI
•  Funciones de la capa física
•  Funciones de la capa de enlace de datos
•  Funciones de otras capas

Investigación:

1)      Que es el modelo OSI

también llamado OSI (en inglés, Open SystemInterconnection 'interconexión de sistemas abiertos') es el modelo de red descriptivo, que fue creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1980.¹ Es un marco de referencia para la definición de arquitecturas en la interconexión de los sistemas de comunicaciones.

2)      Breve historia del modelo OSI

A principios de 1980 el desarrollo de redes originó desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. A medida que las empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnologías de conexión, las redes se agregaban o expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las nuevas tecnologías de red.

Para mediados de 1980, estas empresas comenzaron a sufrir las consecuencias de la rápida expansión. De la misma forma en que las personas que no hablan un mismo idioma tienen dificultades para comunicarse, las redes que utilizaban diferentes especificaciones e implementaciones tenían dificultades para intercambiar información. El mismo problema surgía con las empresas que desarrollaban tecnologías de conexiones privadas o propietarias. "Propietario" significa que una sola empresa o un pequeño grupo de empresas controlan todo uso de la tecnología. Las tecnologías de conexión que respetaban reglas propietarias en forma estricta no podían comunicarse con tecnologías que usaban reglas propietarias diferentes.

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) investigó modelos de conexión como la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (Systems Network Architecture) y TCP/IP a fin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes.

3)      Importancia del modelo OSI

El modelo OSI es importante ya que brinda seguridad y organización en la transferencia de datos, siendo referencia arquitectónica de las redes de comunicación, OSI existe en todo sistema de cómputo y telecomunicaciones y solo cobra importancia al momento de llevar a cabo la transmisión de datos. Este permitió una estandarización de los sistemas de transmisión para las redes brindando asi una mejor comunicación entre las redes,el modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, Los diferentes protocolos de la suite TCP/IP trabajan conjuntamente para proporcionar el transporte de datos dentro de Internet (o Intranet). Hacen posible que accedamos a los distintos servicios de la Red tales como: transmisión de correo electrónico, transferencia de ficheros, grupos de noticias, acceso a la Web, etc. Hay dos clases de protocolos dentro de la suite TCP/IP que son: protocolos a nivel de red y protocolos a nivel de aplicación. En la actualidad, TCP/IP se usa para muchos propósitos, ofrece ventajas significativas sobre otros protocolos de red. Una de las ventajas es que trabaja sobre una gran variedad de hardware y sistemas operativos.

4)      Definición de las capas que integran el 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:

• Aplicación
• Presentación
• Sesión
• Transporte
• Red
• Vínculo de datos
• Física

5)      Funciones básicas de cada capa del modelo OSI

CAPA FÍSICA

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. Describe las interfaces eléctrica/óptica, mecánica y funcional al medio físico, y lleva las señales hacia el resto de capas superiores. Proporciona:

• Codificación de datos: modifica el modelo de señal digital sencillo (1 y 0) que utiliza el equipo para acomodar mejor las características del medio físico y para ayudar a la sincronización entre bits y trama. Determina:
  
  
  • Qué estado de la señal representa un binario 1
  • Como sabe la estación receptora cuándo empieza un "momento bit"
  • Cómo delimita la estación receptora una trama
• Anexo al medio físico, con capacidad para varias posibilidades en el medio:
  
  
  • ¿Se utilizará un transceptor externo (MAU) para conectar con el medio?
  • ¿Cuántas patillas tienen los conectores y para qué se utiliza cada una de ellas?
• Técnica de la transmisión: determina si se van a transmitir los bits codificados por señalización de banda base (digital) o de banda ancha (analógica).
• Transmisión de medio físico: transmite bits como señales eléctricas u ópticas adecuadas para el medio físico y determina:
  
  
  • Qué opciones de medios físicos pueden utilizarse
  • Cuántos voltios/db se deben utilizar para representar un estado de señal en particular mediante un medio físico determinado

CAPA DE VÍNCULO DE DATOS

La capa de vínculo de datos ofrece una transferencia sin errores de tramas de datos desde un nodo a otro a través de la capa física, permitiendo a las capas por encima asumir virtualmente la transmisión sin errores a través del vínculo. Para ello, la capa de vínculo 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.

CAPA DE RED

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.

Subred de comunicaciones

El software de capa de red debe generar encabezados para que el software de capa de red que reside en los sistemas intermedios de subred pueda reconocerlos y utilizarlos para enrutar datos a la dirección de destino. 

Esta capa libera a las capas superiores de la necesidad de tener conocimientos sobre la transmisión de datos y las tecnologías de conmutación intermedias que se utilizan para conectar los sistemas de conmutación. Establece, mantiene y finaliza las conexiones entre las instalaciones de comunicación que intervienen (uno o varios sistemas intermedios en la subred de comunicación). 

En la capa de red y las capas inferiores, existen protocolos entre pares entre un nodo y su vecino inmediato, pero es posible que el vecino sea un nodo a través del cual se enrutan datos, no la estación de destino. Las estaciones de origen y de destino pueden estar separadas por muchos sistemas intermedios.

CAPA DE TRANSPORTE

La capa de transporte garantiza que los mensajes se entregan sin errores, en secuencia y sin pérdidas o duplicaciones. Libera a los protocolos de capas superiores de cualquier cuestión relacionada con la transferencia de datos entre ellos y sus pares. 

El tamaño y la complejidad de un protocolo de transporte depende del tipo de servicio que pueda obtener de la capa de transporte. Para tener una capa de transporte confiable con una capacidad de circuito virtual, se requiere una mínima capa de transporte. Si la capa de red no es confiable o solo admite datagramas, el protocolo de transporte debería incluir detección y recuperación de errores extensivos. 

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).

Normalmente, la capa de transporte puede aceptar mensajes relativamente grandes, pero existen estrictas limitaciones de tamaño para los mensajes impuestas por la capa de red (o inferior). Como consecuencia, la capa de transporte debe dividir los mensajes en unidades más pequeñas, o tramas, anteponiendo un encabezado a cada una de ellas. 

Así pues, la información del encabezado de la capa de transporte debe incluir información de control, como marcadores de inicio y fin de mensajes, para permitir a la capa de transporte del otro extremo reconocer los límites del mensaje. Además, si las capas inferiores no mantienen la secuencia, el encabezado de transporte debe contener información de secuencias para permitir a la capa de transporte en el extremo receptor recolocar las piezas en el orden correcto antes de enviar el mensaje recibido a la capa superior.

Capas de un extremo a otro

A diferencia de las capas inferiores de "subred" cuyo protocolo se encuentra entre nodos inmediatamente adyacentes, la capa de transporte y las capas superiores son verdaderas capas de "origen a destino" o de un extremo a otro, y no les atañen los detalles de la instalación de comunicaciones subyacente. El software de capa de transporte (y el software superior) en la estación de origen lleva una conversación con software similar en la estación de destino utilizando encabezados de mensajes y mensajes de control.

CAPA DE SESIÓN

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.

CAPA DE PRESENTACIÓN

La capa de presentación da formato a los datos que deberán presentarse en la capa de aplicación. Se puede decir que es el traductor de la red. Esta capa puede traducir datos de un formato utilizado por la capa de la aplicación a un formato común en la estación emisora y, a continuación, traducir el formato común a un formato conocido por la capa de la aplicación en la estación receptora. 

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.

CAPA DE APLICACIÓN

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

6)      Haga una pequeña descripción sobre los diferentes dispositivos utilizados en las cuatro primeras capas de modelo OSI

En la capa (1) utilizamos los dispositivos los cuales no filtran los datos hubs y repetidores, al igual que la tarjeta de interfaz de red (NIC), En la capa (2) enlace de datos trabajan los siguientes dispositivos los cuales si filtran los datos, puentes y swiches, en la capa (3) red se trabaja con uno de los dispositivo mas inteligentes el router el cual puede enrrutar los datos.

7)      Cuáles son los principales inconvenientes en la capa física del modelo OSI

La mala instalación del cableado, la atenuación, diafonía, impedancia, la caída de la red.

8)      Describa las subdivisiones que existen en la capa de enlace del modelo OSI

 En la capa enlace la subdivisión que se presenta son las tramas para fragmentar los paquetes provenientes de la capa de red.

9)      ¿Qué niveles OSI son los niveles de soporte de red y de soporte de usuario?

 La (MAC) es un identificador que traen las tarjetas de interfaz de red NIT que es proporcionado por el fabricante de la misma, es utilizado para colocárselo a las tramas para su mejor transporte.

10)   ¿Cómo se relacionan los niveles de la familia del protocolo TCP/IP con los niveles del modelo OSI?

El modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos OSI fue creado por la ISO Organización internacional de normalización para estandarizar el manejo de flujo de los datos.