Modelo osi y arquitectura tcp ip

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MODELO DE REFERENCIA OSI

En las primeras épocas de la informática, antes de su

popularización definitiva, cada ordenador era un sistema

independiente de cualquier otro. No existía ningún tipo de

interconexión entre ellos. Para poder compartir ficheros era

necesario copiarlos a un disco flexible (diskette), transportarlo

físicamente al otro ordenador, y allí volcarlos. También

provocaba que los dispositivos tales como impresoras, tuviesen

que estar presentes en cada ordenador que quisiera tener tales

capacidades, ya que no existían métodos para poder

compartirlos. Las organizaciones o empresas que tenían varios

ordenadores, tenían que gestionarlos y configurarlos uno a uno,


al no existir una red que los interconectase, lo que aumentaba el

coste y tiempo necesario para su correcta administración.

Se hizo evidente la necesidad de crear un sistema que

interconectase ordenadores para poder compartir recursos. A

mediados de los años 70, varios fabricantes empezaron a

desarrollar sus propios sistemas de red local. Los primeros frutos

se obtuvieron a lo largo de los años 80, apareciendo los sistemas

de red más populares, tales como Ethernet (1980, Xerox, Intel y

Digital Equipment Corporation) o Token Ring (1986, IBM ).

El avance fue evidente, ya que los costes de administración se

redujeron notablemente, al poder compartir recursos como las

impresoras antes mencionadas. Pero aún existían problemas: las

redes creadas en determinado sistema, como por ejemplo Token

Ring, eran incompatibles con las redes basadas en los otros

estándares, lo que impedía la comunicación entre ellas.

Se hizo necesaria la creación de una arquitectura de red con un

modelo común que hiciera posible interconectar varias redes sin

problemas.

En 1984, la Organización Internacional para la Normalización

(ISO) creo un modelo que permitía a las distintas redes


interoperar entre ellas. Así nació el modelo de referencia OSI

(Open Systems Interconnection Reference Model).

Se creó en base a un sistema basado en niveles o capas, cada

uno de las cuales realiza una función específica. Cada uno de

estos niveles define los protocolos que los subsistemas de

comunicación deben seguir para comunicarse con sus análogos

en otros sistemas.

Para la creación de dicho modelo OSI, se basaron en unos

condicionantes que debían cumplirse:

� Cuando se precise un nuevo grado de abstracción, deberá

crearse un nuevo nivel.

� Cada nivel deberá tener bien definidas sus funciones

propias.

� La función de cada nivel debe desarrollarse con capacidad

de adaptación a una estandarización internacional de

protocolos.

� Los límites de los niveles se diseñaran para minimizar el

flujo de información a través de la interfaz que los

comunica.

El número de niveles será el adecuado para no solapar distintas

funciones en una misma capa, y que sea manejable en la

práctica.


No debemos olvidar que El modelo OSI es una referencia

abstracta en la que se basan pilas de protocolos reales, tales

como TCP/IP e IPX/SPX.

Conceptos básicos de OSI

Se definirán varios conceptos muy estrechamente relacionados

con el modelo OSI debido a que se van a emplear en múltiples

ocasiones.

Servicio: Es un conjunto de primitivas que una capa

proporciona a la capa siguiente superior. El servicio define las

operaciones que la capa efectuará en servicio de sus usuarios,

pero no dice nada con respecto a cómo se realizan dichas

operaciones. Un servicio se refiere a una interface entre las

capas siendo la capa inferior la que provee el servicio y la

superior la que lo utiliza. El servicio indica la funcionalidad; qué

hace.

Protocolo: A diferencia del servicio es un conjunto de reglas

que gobiernan el formato y el significado de las tramas, paquetes

o mensajes que son intercambiados por las entidades

corresponsales dentro de una capa. Las entidades utilizan el

protocolo para realizar sus definiciones de servicio, teniendo


libertad para cambiar el protocolo, pero asegurándose de no

modificar el servicio visible a los usuarios. Indica cómo lo hace.

Interfaz: La interfaz indica dónde se ofrece el servicio, es

decir, a dónde hay que dirigirse para solicitar el servicio.

Para cada nivel se definen varios servicios y la forma de

implementar los diferentes servicios es mediante los protocolos.

El lugar situado entre dos capas al cual se tiene que remitir el

usuario para que se le ofrezca el servicio es el punto de acceso al

servicio, SAP.

Funcionalidad de cada nivel

En este apartado se discuten brevemente cada una de las capas

y, donde es apropiado se dan ejemplos de normalizaciones para

los protocolos de estas capas.

Capa Física

La capa física abarca la interfaz física entre dos dispositivos y las

reglas por las cuales se pasan los bits de uno a otro. La capa física

tiene cuatro características importantes:

� Mecánicas: relaciona las propiedades físicas de la interfaz

con el medio de transmisión.


� Eléctricas: relaciona la representación de los bits y la tasa

de transmisión de datos.

� Funcional: especifica las funciones realizadas por los

circuitos individuales de la interfaz física entre un sistema y

el medio de transmisión.

� De procedimiento: especifica la secuencia de eventos por

los que se intercambia un flujo de bits a través del medio

físico.

Un ejemplo de estándar de esta capa es la RS 232 C para módem.

Capa de Enlace

Mientras la capa física proporciona solamente un servicio bruto

de datos, la capa de enlace hace el enlace físico seguro y

proporciona medios para activar, mantener y desactivar el

enlace. El principal servicio proporcionado por la capa de enlace

a las capas superiores es el de detección de errores y control. Así,

con un protocolo de la capa de enlace de datos completamente

operacional, la capa adyacente superior puede suponer una

transmisión libre de errores en el enlace.

Este nivel garantiza todo lo mencionado anteriormente pero

únicamente en los extremos del cable, es decir, garantiza una

comunicación con un interlocutor adyacente. Algunos ejemplos

de estándares de esta capa son HDLC, LAPB, LLC y LAPD.


Capa de Red

La capa de red ofrece la capacidad de encadenamiento global,

para ello se definen dos funciones dentro de esta capa:

• Direccionamiento.

• Encaminamiento.

El nivel de red proporciona los medios para la transferencia de

información entre sistemas finales a través de algún tipo de red

de comunicación. Libera a las capas superiores de la necesidad

de tener conocimiento sobre la transmisión de datos subyacente

y las tecnologías de conmutación utilizadas para conectar los

sistemas.

Capa de Transporte

La capa de transporte proporciona un mecanismo para

intercambiar datos entre sistemas finales. Puede estar

relacionada con la optimización del uso de los recursos de red y

proporcionar una calidad del servicio solicitada.

Se puede decir que el nivel de transporte hace sobre el nivel de

red lo que el nivel de enlace sobre el nivel físico, proporciona la

seguridad de que las aplicaciones de ambas máquinas disponen

de aplicaciones lógicas sin errores.


Capa de Sesión

La capa de sesión proporciona los mecanismos para controlar el

diálogo entre aplicaciones en sistemas finales. En muchos casos

habrá poca o ninguna necesidad de los servicios de la capa de

sesión, pero en algunas aplicaciones, estos sistemas se utilizan.

Los servicios clave proporcionados por el nivel de sesión incluyen

la disciplina del diálogo (full-duplex, semi-duplex,...), el

agrupamiento (para definir grupos de datos) y la recuperación.

Capa de Presentación

La capa de presentación define el formato de los datos que se

van a intercambiar entre las aplicaciones y ofrece a los

programas de aplicación un conjunto de servicios de

transformación de datos.

Este nivel da el significado a la información. Algunos de los

servicios que proporciona son los de compresión de datos,

encriptación y codificación.

Capa de Aplicación

Esta capa contiene funciones de administración y generalmente

mecanismos útiles para admitir aplicaciones distintas. Se

considera que pertenecen a esta capa los servicios de


transferencia de ficheros, correo electrónico y acceso terminal a

computadores remotos.

Transferencia de información entre niveles

La transferencia de información entre niveles se hace en modo

de trasvase vertical de datos. Esto supone que en la

comunicación entre dos máquinas por encima de la capa física

cada entidad de protocolo envía los datos hacia abajo a la capa

inferior siguiente para que le lleven los datos a su entidad

paritaria. La información viaja desde la capa más alta hasta la

más baja de una misma máquina. En esta última es donde

tenemos el camino de comunicaciones por el cual viajará la

información a la capa más baja de la otra máquina, de forma que

esta información irá subiendo capa por capa hasta alcanzar la

capa más alta de esta máquina.

Dentro de la arquitectura OSI destaca el uso de las unidades de

protocolo (PDU, “protocol data unit”).


La PDU de un nivel N está compuesta por el SDU (“service data

unit”) de ese mismo nivel, que es la información a enviar, y la

cabecera impuesta por la capa N, PCI. Dicha PDU pasa al nivel

inferior, N-1, a través de un punto de acceso a servicio,

convirtiéndose en la SDU del nivel N-1 En la siguiente figura se

ilustra este proceso:

La información que viaja por la red son la PCI y la SDU, como se

ha comentado las PCI son las cabeceras de control de los

protocolos, por lo tanto son necesarias para el sistema remoto.


A partir de la introducción de los datos en la SDU de la capa de

aplicación de la máquina A se van creando los diferentes PDU

con la inserción de cada nivel de su cabecera correspondiente;

cuando se llega a la capa física ésta manda su PDU a la capa física

de la máquina B, y de este modo comienza de nuevo el trasvase

vertical de datos, esta vez en sentido ascendente, hasta llegar a

la capa de aplicación de la máquina B.

Partición y multiplexación en el modelo OSI

Partición: La partición es uno de los servicios que se ofrecen en

el nivel de transporte que consiste en que si en algún caso no es

suficiente con un enlace existe la posibilidad de poder emplear

más. Una conexión entre niveles de transporte supone varias

conexiones en el nivel de red, de forma que entre todas van a

disponer del enlace que el nivel de transporte requiere. Cada


uno de los enlaces que se van a emplear puede utilizar un

protocolo diferente.

Multiplexación: La multiplexación en OSI se va a ilustrar con un

ejemplo; supongamos un enlace con 500 Mbps (alta capacidad),

por este enlace se pueden meter múltiples servicios, es decir,

puede ser interesante soportar sobre un solo enlace o conexión

de red muchos servicios. Por ejemplo en una videoconferencia (2

Mbps) empleo diferentes conexiones; datos, video, audio,...,

todos por separado.

En este caso se tienen varias conexiones de nivel de transporte

sobre una sola conexión de red.

En general la multiplexación y la partición no la pueden hacer

todos los niveles, normalmente lo hacen el nivel de transporte y

en algunos casos el nivel de red.


Arquitectura TCP/IP

Las siglas TCP/IP se refieren a un conjunto de protocolos para

comunicaciones de datos. Este conjunto toma su nombre de dos

de sus protocolos más importantes, el protocolo TCP

(Transmission Control Protocol) y el protocolo IP (Internet

Protocol).

La evolución del protocolo TCP/IP siempre ha estado muy ligada

a la de Internet. En 1969 la agencia de proyectos de investigación

avanzada, ARPA (Advanced Research Projects Agency) desarrolló

un proyecto experimental de red conmutada de paquetes al que

denominó ARPAnet.

ARPAnet comenzó a ser operativa en 1975, pasando entonces a

ser administrada por el ejército de los EEUU.


En estas circunstancias se desarrolla el primer conjunto básico de

protocolos TCP/IP. Posteriormente, y ya entrados en la década

de los ochenta, todos los equipos militares conectados a la red

adoptan el protocolo TCP/IP y se comienza a implementar

también en los sistemas Unix. Poco a poco ARPAnet deja de

tener un uso exclusivamente militar, y se permite que centros de

investigación, universidades y empresas se conecten a esta red.

Se habla cada vez con más fuerza de Internet y en 1990 ARPAnet

deja de existir oficialmente.

En los años sucesivos y hasta nuestros días las redes troncales y

los nodos de interconexión han aumentado de forma imparable.

La red Internet parece expandirse sin límite, aunque

manteniendo siempre una constante: el protocolo TCP/IP. En

efecto, el gran crecimiento de Internet ha logrado que el

protocolo TCP/IP sea el estándar en todo tipo de aplicaciones

telemáticas, incluidas las redes locales y corporativas. Y es

precisamente en este ámbito, conocido como Intranet, donde

TCP/IP adquiere cada día un mayor protagonismo.

La popularidad del protocolo TCP/IP no se debe tanto a Internet

como a una serie de características que responden a las

necesidades actuales de transmisión de datos en todo el mundo,

entre las cuales destacan las siguientes:


� Los estándares del protocolo TCP/IP son abiertos y

ampliamente soportados por todo tipo de sistemas, es

decir, se puede disponer libremente de ellos y son

desarrollados independientemente del hardware de los

ordenadores o de los sistemas operativos.

� TCP/IP funciona prácticamente sobre cualquier tipo de

medio, no importa si es una red Ethernet, una conexión

ADSL o una fibra óptica.

� TCP/IP emplea un esquema de direccionamiento que

asigna a cada equipo conectado una dirección única en

toda la red, aunque la red sea tan extensa como Internet.

La naturaleza abierta del conjunto de protocolos TCP/IP requiere

de estándares de referencia disponibles en documentos de

acceso público.

Actualmente todos los estándares descritos para los protocolos

TCP/IP son publicados como RFC (Requests for Comments) que

detallan lo relacionado con la tecnología de la que se sirve

Internet: protocolos, recomendaciones, comunicaciones, etc.


Arquitectura del protocolo TCP/IP

El protocolo TCP/IP fue creado antes que el modelo de capas OSI,

así que los niveles del protocolo TCP/IP no coinciden

exactamente con los siete que establece el OSI. Existen

descripciones del protocolo TCP/IP que definen de tres a cinco

niveles.

Los datos que son enviados a la red recorren la pila del protocolo

TCP/IP desde la capa más alta de aplicación hasta la más baja de

acceso a red. Cuando son recibidos, recorren la pila de protocolo

en el sentido contrario.

Durante estos recorridos, cada capa añade o sustrae cierta

información de control a los datos para garantizar su correcta

transmisión.


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 Redes

de Computadores.

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 conexiones, lo cual significa que nos ofrece un medio

libre de errores para enviar paquetes. El segundo es un protocolo

no orientado a conexiones (connectionless) y no es confiable

(unreliable). El TCP se prefiere para la transmisión de datos a

nivel red de área amplia y el otro para redes de área local.

La última capa definida en la suite de TCP/IP es la de aplicación y

en ella se encuentran decenas de aplicaciones ampliamente

conocidas actualmente. Las más populares son el protocolo de

transferencia de archivos (FTP), el emulador de terminales

remotas (Telnet), el servicio de resolución de nombres (Domain

Name Service DNS), el WWW, el servicio de correo electrónico

(Simple Mail Transfer Protocol SMTP), el servicio de tiempo en la

red (Network Time Protocol NTP), el protocolo de transferencia

de noticias (Network News Transfer Protocol NNTP) y muchos

más.


COMPARACIÓN DEL MODELO OSI Y EL

TCP/IP

El modelo TCP/IP no tiene bien divididas las capas de ligado de

datos, presentación y sesión y la experiencia ha demostrado que

en la mayoría de los casos son de poca utilidad.

Los estándares 802.X junto con el protocolo IP realizan todas las

funciones propuestas en el modelo OSI hasta la capa de red. Los

protocolos TCP y UDP cumplen con la capa de transporte.


Tipos de Comunicaciones

El modelo OSI propone tener comunicaciones orientadas y no

orientadas a conexión en la capa de red, mientras que TCP/IP

sólo ofrece no orientadas a conexión, mientras que OSI propone

en el nivel de transporte comunicaciones orientadas a conexión

mientras que TCP/IP ofrece orientadas y no orientadas a

conexión en dicha capa.

Similitudes

• Ambos se dividen en capas

• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen

servicios muy distintos

• Ambos tienen capas de transporte y de red similares

• Se supone que la tecnología es de conmutación por

paquetes (no de conmutación por circuito)

• Los profesionales de networking deben conocer ambos

Diferencias

• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y

de sesión en la capa de aplicación


• TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa física

del modelo OSI en una sola capa

• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas

• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los

cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad

del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos.

En comparación, las redes típicas no se desarrollan

normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo

OSI se usa como guía.

Críticas al modelo OSI

El modelo OSI tiene siete niveles que fueron propuestos debido a

que IBM tenía su protocolo de siete capas SNA (Systems Network

Architecture) y el comité no quiso ir contra la corriente peleando

contra la preponderancia de IBM en esos días. Por otro lado,

mientras se planeaba y discutía el modelo OSI, ya se estaba

trabajando y creando redes usando TCP/IP, de manera que al

estar disponible el trabajo del modelo OSI la mayoría de las

compañías ya no quiso hacer el esfuerzo de migrar sus

productos. En general, las críticas más importantes al modelo OSI

y sus implantaciones se pueden resumir en los siguientes puntos:


El conjunto total de la pila de protocolos resultó ser demasiada

compleja para entender e implantar. Las capas contienen

demasiadas actividades redundantes, por ejemplo, el control de

errores se integra en casi todas las capas siendo que tener un

único control en la capa de aplicación o presentación sería

suficiente.

La enormidad de código que fue necesario para implantar el

modelo OSI y su consecuente lentitud hizo que la palabra OSI se

asociara a "calidad pobre", lo cual contrastó con TCP/IP que se

implantó exitosamente en el sistema operativo UNIX y era gratis.

OSI tuvo poca aceptación en EEUU porque la mayoría de la gente

pensó que era un estándar implantado por la comunidad

europea, y todos sabemos que la tecnología o deporte que no es

inventado en EEUU es discriminada rápidamente.

Críticas al modelo TCP/IP

El modelo TCP/IP primero fue llevado a la práctica y luego fue

descrita su funcionalidad, por lo cual se acepta que no puede

usarse para describir otros modelos. Las críticas en general se

resumen a continuación:

El modelo no distingue bien entre servicios, interfaces y

protocolos, lo cual afecta el diseño de nuevas tecnologías en


base a TCP/IP. Las capas que le faltan con respecto al modelo OSI

ni siquiera se mencionan y eso es lógico porque TCP/IP fue un

predecesor de OSI.

No se puede hablar propiamente de un modelo TCP/IP, pero se

tiene que discutir acerca de él forzados por su uso en todo el

mundo. Algunos de los protocolos de TCP/IP fueron creados por

estudiantes y para solucionar problemas viejos y las necesidades

modernas requieren de otros protocolos.

Concluyendo, el modelo OSI es muy bueno como marco teórico

para describir la funcionalidad de los dispositivos y protocolos

que hacen funcionar una red, pero se acepta que las capas de

sesión y presentación no son muy útiles, por lo cual

generalmente se usa un modelo reducido con las capas físicas,

ligado de datos, red, transporte y aplicación.

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