PDF de programación - 2. El modelo de referencia OSI

Redes de Computadores I

Modelo de Referencia OSI y TCP

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2. EL MODELO DE REFERENCIA OSI

La Organización Estándares Internacionales (ISO por sus iniciales en Inglés) emitió
un modelo de referencia para la interconexión de sistemas abiertos (Open Systems
Interconnection OSI) el cual formaliza el modelo prototipo explicado en secciones
anteriores.


2.1 Capas del modelo de referencia



2.1.1 Capa Física



La capa física tiene que ver con el envío de bits en un medio físico de transmisión y
se asegura de que si de un lado del medio se envía un 1 del otro lado se reciba ese 1.

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A partir de la capa de transporte (inclusive) las capas ofrecen servicios de
interlocutor a interlocutor, esto es, que un programa de red en un nodo platica con otro
programa similar en otro nodo de la red. En las capas inferiores esto no es posible ni
requerido.

La última labor importante de la capa de transporte es ofrecer un mecanismo de
nombrado que sirva para identificar y diferenciar las múltiples conexiones existentes, así
como determinar en qué momento se inician y se terminan las conversaciones; es decir, en
esta capa hay un mecanismo de control de flujo. Por ejemplo, si el usuario "operador" en el
nodo "A" quiere iniciar una sesión de trabajo remoto (telnet) en un nodo "B", existirá una
conexión que debe ser diferenciada de la conexión que el usuario "luis" necesita para
transferir un archivo (ftp) del nodo "B" al nodo "A".

2.1.5 Capa de Sesión

Esta capa ofrece el servicio de establecer sesiones de trabajo entre nodos diferentes
de una red. Permite el transporte de datos (spoprtado por la capa de transporte) y añade
algunas facilidades para el establecimiento del flujo de datos.

Esta capa decide a quien se le hace caso para transmitir datos entre las múltiples
conexiones, una manera de hacerlo es proveer de fichas a los participantes de una conexión,
de manera que aquél que tenga la ficha es el que puede transmitir (lo cual es útil en un
medio half duplex). Otro servicio de esta capa es la sincronización y el establecimiento de
puntos de chequeo. Por ejemplo, si se hace necesario transferir un archivo muy grande entre
dos nodos que tienen una alta probabilidad de sufrir una caída, es lógico pensar que una
transmisión ordinaria nunca terminaría porque algún interlocutor se caerá y se perderá la
conexión. La solución es que se establezcan cada pocos minutos un punto de chequeo de
manera que si la conexión se rompe más tarde se pueda reiniciar a partir del punto de
chequeo, lo cual ahorrará tiempo y permitirá tarde o temprano la terminación de la
transferencia.

2.1.6 Capa de Presentación

La capa de presentación nos provee de facilidades para que podamos transmitir datos con
alguna sintaxis propia para nuestras aplicaciones o para nuestro nodo. Existen
computadoras que interpretan sus bytes de una manera diferente que otras (Big Endian
versus Little Endian). En esta capa es posible convertir los datos a un formato
independiente de los nodos que intervienen en la transmisión.

2.1.7 Capa de Aplicación

En esta capa se encuentran aplicaciones de red que nos permiten explotar los
recursos de otros nodos. Dicha explotación se hace, por ejemplo, a través de una emulación
de una terminal que trabaja en un nodo remoto, interpretando una gran variedad de
secuencias de caracteres de control que nos permiten desplegar en la terminal local los
resultados, aún cuando éstos sean gráficos. Otra forma de explotación se da cuando
transmitimos un archivo de una computadora que almacena sus archivos en un formato

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dado a una computadora de formato distinto. Es posible que el programa de transferencia
realice las conversiones necesarias de manera que el archivo puede usarse inmediatamente
bajo alguna aplicación.



2.1.8 Transmisión de datos en el modelo OSI

Un envío de datos típico bajo el modelo de referencia OSI comienza con una
aplicación P en un nodo cualquiera de la red. P genera los datos D que quiere enviar a su
contraparte en otro nodo. Le pasa los datos D a la capa de aplicación.

La capa de aplicación toma los datos y los encapsula añadiendo un encabezado que
contiene información de control o que puede estar vacío. El paquete completo resultante se
lo pasa a la capa de presentación.

La capa de presentación lo recibe y no intenta siquiera decodificar o separar los
componentes del paquete, sino que lo toma como datos y le añade un encabezado con
información de control de esta capa y el paquete resultante se lo envía a la capa de sesión.


La capa de sesión recibe el paquete, que también son sólo datos para ella y le añade

un encabezado de control. El resultado se lo envía a la capa de transporte.

La capa de transporte recibe todo el paquete como datos y le añade su propio
encabezado de control creando otro paquete que envía a la capa de red, la cual se encargará
de enrutarlo a su destino apropiado, entre otras actividades que realiza. Las capas de red,
ligado de datos y física toman, respectivamente, el paquete que les envía la capa superior y
añaden a éste un encabezado definido por el protocolo que corresponde a cada capa y pasan
el resultada a la capa inferior. La capa física traducirá el último paquete a las señales
apropiadas para que viajen por el medio físico hasta el nodo destino.

En el nodo destino, la capa física toma los paquetes y les quita el encabezado de la
capa física, pasando el paquete resultante a la capa de ligado de datos. La capa de ligado lo
recibe y le quita el encabezado de esta capa, pasando el resultado a la capa de red, quien lo
toma y le quita el encabezado de red, pasando el paquete a la capa de transporte que elimina
el encabezado de transporte y pasa el resultado a la capa de sesión, quien también le quita el
encabezado respectivo y pasa el paquete a la capa de presentación, que a su vez le quita el
encabezado de presentación y le pasa el paquete a la capa de aplicación que, finalmente, le
quita el último encabezado y le entrega el paquete de datos reales a la aplicación en el nodo
destino.

De manera virtual, se establecen conexiones directas entre las capas del mismo
nombre de los dos diferentes nodos. Por ejemplo, el paquete que envía la capa de red es
interpretado por la capa de red en el destino y no por otra capa. Para las capas inferiores de
la de red, dicho paquete fue interpretado como datos, y para las capas superiores

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(transporte, sesión, presentación y aplicación) como un paquete compuesto de datos y
encabezado.

Por otro lado, todas las capas, excepto la de aplicación, procesan los paquetes
realizando operaciones que sólo sirven para verificar que el paquete de datos real esté
íntegro o para que éste llegue a su destino, sin que los datos por sí mismos sufran algún
cambio.

2.2. EL MODELO DE REFERENCIA TCP/IP

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Defensa de los
Estados Unidos de Norteamérica definieron un conjunto de reglas que establecieron cómo
conectar computadoras entre sí para lograr el intercambio de información, soportando
incluso desastres mayores en la subred. Fue así como se definió el conjunto de protocolos
de TCP/IP ( TCP/IP Internet Suite of Protocols). Para los años 80 una gran cantidad de
instituciones estaban interesados en conectarse a esta red que se expandió por todo EEUU.
La Suite de TCP/IP consta de 4 capas principales que se han convertido en un estándar a
nivel mundial.

2.2.1 Las capas del modelo TCP/IP

Las capas de la suite de TCP/IP son menos que las del modelo de referencia OSI,
sin embargo son tan robustas que actualmente une a más de 3 millones de nodos en todo el
mundo.



La capa inferior, que podemos nombrar como física respecto al modelo OSI,
contiene varios estándares del Instituto de Ingenieros Electrónicos y Eléctricos (IEEE en
inglés) como son el 802.3 llamado Ethernet que establece las reglas para enviar datos por
cable coaxial delgado (10Base2), cable coaxial grueso (10Base5), par trenzado (10Base-T),
fibra óptica (10Base-F) y su propio método de acceso, el 802.4 llamado Token Bus que

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puede usar estos mismos medios pero con un método de acceso diferente, el X.25 y otros
estándares denominados genéricamente como 802.X.

La siguiente capa cumple, junto con la anteriormente descrita, los niveles del
modelo de referencia 1,2 y 3 que es el de red. En esta capa se definió el protocolo IP
también conocido como "capa de internet". La responsabilidad de este protocolo es entregar
paquetes en los destinos indicados, realizando las operaciones de enrutado apropiadas y la
resolución de congestionamientos o caídas de rutas.

La capa de transporte es la siguiente y está implantada por dos protocolos: el
Transmission Control Protocol y el User datagram Protocol. El primero es un protocolo
confiable (reliable) y orientado a co