MODELO OSI

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El modelo de interconexión de sistemas abiertos (ISO/IEC 7498-1), también llamado OSI (en inglés, OpenSystem Interconnection 'sistemas de interconexión abiertos') es el modelo de red descriptivo, que fue creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) en el año 1980. Es un marco de referencia para la definición de arquitecturas en la interconexión de los sistemas de comunicaciones

El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas de comunicaciones y, por consiguiente, no especifica un estándar de comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con los lineamientos del Modelo OSI.

Como se mencionó anteriormente, OSI nace de la necesidad de uniformizar los elementos que participan en la solución del problema de comunicación entre equipos de cómputo de diferentes fabricantes, Estos equipos presentan diferencias en:

1. Procesador Central.
2. Velocidad.
3. Memoria.
4. Dispositivos de Almacenamiento.
5. Interfaces para Comunicaciones.
6. Códigos de caracteres.
7. Sistemas Operativos.

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Propósito del modelo de referencia OSI

El modelo de referencia OSI es el modelo principal para las comunicaciones por red. Aunque existen otros modelos, en la actualidad la mayoría de los fabricantes de redes relacionan sus productos con el modelo de referencia OSI, especialmente cuando desean enseñar a los usuarios cómo utilizar sus productos. Los fabricantes consideran que es la mejor herramienta disponible para enseñar cómo enviar y recibir datos a través de una red. 

El modelo de referencia OSI permite que los usuarios vean las funciones de red que se producen en cada capa. Más importante aún, el modelo de referencia OSI es un marco que se puede utilizar para comprender cómo viaja la información a través de una red. Además, puede usar el modelo de referencia OSI para visualizar cómo la información o los paquetes de datos viajan desde los programas de aplicación (por ej., hojas de cálculo, documentos, etc.), a través de un medio de red (por ej., cables, etc.), hasta otro programa de aplicación ubicado en otro computador de la red, aún cuando el transmisor y el receptor tengan distintos tipos de medios de red. 

En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una de las cuales ilustra una función de red específica. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. Si la red se divide en estas siete capas, se obtienen las siguientes ventajas: 

• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas. 

• Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes. 

• Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí. 

• Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez. 

• Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

Este modelo está dividido en siete capas:

Capa física: 

Es la que se encarga de la topología de la red y de las conexiones globales de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico como a la forma en la que se transmite la información.Sus principales funciones se pueden resumir como:

1. Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica. 
2. Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos. 
3. Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico). 
4. Transmitir el flujo de bits a través del medio. 
5. Manejar las señales eléctricas del medio de transmisión, polos en un enchufe, etc. 
6. Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de dicha conexión) 

Capa de enlace de datos:

Esta capa se ocupa del direccionamiento físico, del acceso al medio, de la detección de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. Es uno de los aspectos más importantes que revisar en el momento de conectar dos ordenadores, ya que está entre la capa 1 y 3 como parte esencial para la creación de sus protocolos básicos (MAC, IP), para regular la forma de la conexión entre computadoras así determinando el paso de tramas (trama = unidad de medida de la información en esta capa, que no es más que la segmentación de los datos trasladándolos por medio de paquetes), verificando su integridad, y corrigiendo errores, por lo cual es importante mantener una excelente adecuación al medio físico (los más usados son el cable UTP, par trenzado o de 8 hilos), con el medio de red que redirecciona las conexiones mediante un router. Dadas estas situaciones cabe recalcar que el dispositivo que usa la capa de enlace es el Switch que se encarga de recibir los datos del router y enviar cada uno de estos a sus respectivos destinatarios (servidor -> computador cliente o algún otro dispositivo que reciba información como celulares, tabletas y diferentes dispositivos con acceso a la red, etc.), dada esta situación se determina como el medio que se encarga de la corrección de errores, manejo de tramas, protocolización de datos (se llaman protocolos a las reglas que debe seguir cualquier capa del modelo OSI).

Capa de red:

Se encarga de identificar el enrutamiento existente entre una o más redes. Las unidades de información se denominan paquetes, y se pueden clasificar en protocolos enrutables y protocolos de enrutamiento.

1. Enrutables: viajan con los paquetes (IP, IPX, APPLETALK) 
2. Enrutamiento: permiten seleccionar las rutas (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP) 

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores o enrutadores, aunque es más frecuente encontrarlo con el nombre en inglés routers. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

Capa de transporte:
Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del paquete) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que esté utilizando. La PDU de la capa 4
 se llama Segmento o Datagrama, dependiendo de si corresponde a TCP o UDP. Sus protocolos son TCP y UDP; el primero orientado a conexión y el otro sin conexión. Trabajan, por lo tanto, con puertos lógicos y junto con la capa red dan forma a los conocidos como Sockets IP:Puerto (191.16.200.54:80).

Capa de sesión:

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

Capa de presentación:

El objetivo es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Por lo tanto, podría decirse que esta capa actúa como un traductor.

Capa de aplicación:

Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (Post Office Protocol y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP), por UDP pueden viajar (DNS y Routing Information Protocol). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.

Cabe aclarar que el usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente.

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Protocolos:

Protocolos Físico:

• IEEE 1394: es un estándar multiplataforma para la entrada y salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexión de dispositivos digitales como videocámaras a computadoras
• žDLS: linea de suscriptor digital. Tecnología de red publica que proporciona un ancho de banda elevado, atraves de cables de cobre convencionales, a distancias limitadas. Tecnología de conexión permanente que permite a los usuarios conectarse a Internet
• DSI: es una red que procede por evolución de la red telefónica existente, que al ofrecer conexiones digitales de extremo a extremo permite la integración de multitud de servicios en un único acceso, independientemente de la naturaleza de la información a transmitir y del equipo terminal que la genere.
• žBluetooth: es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4GHz.
• žGSM: es un sistema estándar, libre de regalías, de telefonía móvil digital. 
• žUSB: es un estándar industrial desarrollado en los años 1990 que define los cables, conectores y protocolos usados en un bus para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre ordenadores y periféricos y dispositivos electrónicos.
• žADSL: es un tipo de tecnología de línea DSL. Consiste en una transmisión analógica de datos digitales apoyada en el par simétrico de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado, siempre y cuando la longitud de línea no supere los 5,5 km medidos desde la Central Telefónica, o no haya otros servicios por el mismo cable que puedan interferir.

Protocolo de capa de enlace de datos:

• žARP: Cuando un nodo en la red “A” requiere comunicarse con otro nodo en la red “B”, necesita localizar su dirección física, sin embargo como los nodos se encuentran en redes distintas, es el enrutador quien se encarga de efectuar el calculo de la dirección. En tal sentido, la dirección física entregada al nodo en la red “A” corresponde al enrutador conectado a esa red. ž 
• žPPP: El protocolo PPP permite establecer una comunicación a nivel de la capa de enlace TCP/IP entre dos computadoras. Generalmente, se utiliza para establecer la conexión a Internet de un particular con su proveedor de acceso a través de un módem telefónico 
• žžLAPB: es un protocolo de nivel de enlace de datos dentro del conjunto de protocolos de la norma X.25. LAPB está orientado al bit y deriva de HDLC. 
• Es un subconjunto de HDLC, en modo de clase balanceada asíncrona (BAC). HDLC trabaja con 3 tipos de estaciones, en cambio LAP-B solo con una, la Balanceada. Por lo tanto usa una clase balanceada asincrona, los dos dispositivos pueden iniciar la transmisión, esa es una de las diferencias con HDLC. 
• žSLIP: es un estándar de transmisión de datagramas IP para líneas serie, pero que ha quedado bastante obsoleto. Fue diseñado para trabajar a través de puerto serie y conexión de módem. Su especificación se encuentra en el documento RFC 1055.žSDLC: se utiliza para nombrar el protocolo diseñado por IBM para enlaces síncronos a través de una línea para la capa 2 del modelo OSI de comunicaciones. Como su nombre implica, es un protocolo síncrono, lo que supone la transmisión de la señal de reloj con los datos. 
• žHDLC: es un estándar a nivel de enlace de datos que incluye mecanismos para la detección y corrección de errores. Se utiliza en RDSI y en X.25, aunque no se siguen sus especificaciones completas, ya que es unprotocolo muy extenso (se utiliza más bien otros protocolos derivados de éste, como SDLC, LAP-B, LAP-D, PPP, LLC o Frame Relay). 
• žžIEEE: define el uso de los dos niveles inferiores de la arquitectura OSI (capas física y de enlace de datos), especificando sus normas de funcionamiento en una WLAN. Los protocolos de la rama 802.x definen la tecnología de redes de área local y redes de área metropolitana.
• žFDDI: Es una especificación de red sobre fibra óptica con topología de doble anillo, control de acceso al medio por paso de testigo y una velocidad de transmisión de 100 Mbits/s. Esta especificación estaba destinada a sustituir a la Ethernet pero el retraso en terminar las especificaciones por parte de los comités y los avances en otras tecnologías, principalmente Ethernet, la han relegado a unas pocas aplicaciones como interconexión de edificios. 

Protocolos de red:

Dirección lógico y determinación de la ruta 

• žIP: Provee la información necesaria para permitir el enrutamiento de los paquetes en una red. Divide los paquetes recibidos de la capa de transporte en segmentos que son transmitidos en diferentes paquetes. IP es un protocolo no orientado a conexión. 
• žIPX/SPX: Es una familia de protocolos de red desarrollados por Novell y utilizados por su sistema operativo de red NetWare . ž 
• žžVTAM: es un paquete de software de IBM que provee comunicaciones a través de dispositivos de telecomunicaciones y entornos mainframe para sus usuarios. Es la implementación de Systems Network Arquitecture (SNA) para mainframes. En otras palabras, VTAM es una API que controla las comunicaciones en redes SNA. VTAM soporta gran variedad de protocolos de red, incluyendo SDLC y Token Ring. ž 
• žDPP: es el protocolo AppleTalk en el nivel de red que se encarga de encaminar los datagramas de modo semejante al protocolo IP de las redes UNIX. Las tablas de encaminamiento entre los diferentes encaminadores o routers se mantienen a través de un protocolo denominado RTMP (Routing Table Maintenance Protocol, Protocolo de Mantenimiento de Tabla de Ruteo).Protocolos de TransporteConexión y fiabilidad de los datos 
• žTCP: Es un protocolo orientado a conexión, full-duplex que provee un circuito virtual totalmente confiable para la transmisión de información entre dos aplicaciones. TCP garantiza que la información enviada llegue hasta su destino sin errores y en el mismo orden en que fue enviada. ž 
• žUDP: Es un protocolo no orientado a conexión full duplex y como tal no garantiza que la transferencia de datos sea libre de errores, tampoco garantiza el orden de llegada de los paquetes transmitidos. La principal ventaja del UDP sobre el TCP es el rendimiento; algunas de las aplicaciones que utilizan el UDP son TFTP, NFS, SNMP y SMTP. 
• žžZIP: es un protocolo asociado a la capa de sesión que se encarga del gobierno de las zonas AppleTalk.ž 
• žNBP: es un protocolo situado en la capa de transporte que se encarga de asociar nombres de servicios con direcciones, de modo que los usuarios puedan utilizar nombres mnemotécnicos para solicitar los servicios de la red. 
• žIPX/SPX 

žProtocolos de Sesión

Comunicación entre dispositivos de red 

• žFTP: Es un protocolo orientado a conexión que define los procedimientos para la transferencia de archivos entre dos nodos de la red (cliente/servidor). Cada nodo puede comportarse como cliente y servidor. FTP maneja todas las conversiones necesarias (código de caracteres [ASCII, EBCDIC], tipos de datos, representación de números enteros y reales, etc.) Para lograr la interoperabilidad entre dos computadores que utilizan sistemas de archivo diferentes y que trabajan bajo sistemas operativos diferentes. FTP está basado en TCP y como tal provee mecanismos de seguridad y autenticidad. ž 
• žSMTP: Define los esquemas de envío y recepción de correo electrónico en la red. SMTP está basado en UDP y soporta el concepto de Spooling. El correo puede ser almacenado por la aplicación SMTP en memoria o disco y un servidor SMTP de la red, eventualmente chequea si hay correo e intenta enviarlo. Si el usuario o el computador no están disponibles en ese momento, intenta en una segunda oportunidad. Si finalmente el correo no puede ser enviado, el servidor puede borrar el mensaje o enviarlo de regreso al nodo origen.žNCP: es un protocolo de control del nivel de red que se ejecuta por encima de PPP. Se usa para negociar y configurar la red que va sobre PPP. ž 
• žSAP: Protocolo mediante el cual los servidores pueden notificar sus servicios en interredes de NetWare. Con SAP, los servidores permiten a los routers crear y mantener una base de datos con la información actualizada de los servidores de la interred. Los routers realizan difusiones generales SAP periódicas para mantenerse sincronizados entre sí dentro de la interred. Asimismo, actualizan las difusiones generales SAP cada vez que detectan un cambio en la configuración de la interred. Las estaciones de trabajo pueden pedir información a la red para localizar un servidor mediante la transmisión de paquetes de petición SAP. 
• žZIP

Protocolos de Aplicación

Servicios de red a aplicaciones 

• žNFS: es un protocolo de nivel de aplicación, según el Modelo OSI. Es utilizado para sistemas de archivos distribuido en un entorno de red de computadoras de área local. 
• žAFP: es un protocolo de capa de presentación (según el modelo OSI) que ofrece servicios de archivos para Mac OS X y Mac OS Classic. En Mac OS X, AFP es uno de los varios servicios de apoyo a disposición incluida Bloque de mensajes de servidor (SMB), Sistema de archivos de red (NFS), el Protocolo de transferencia de archivos (FTP), y WebDAV.