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Modelo de Referencia ISO

La International Standards Organization (OSI, Organización para estándares internacionales), una organización internacional de ingenieros con sede en París, publicó el modelo de referencia de Open Systems Interconnect (ISO, Interconexión de sistemas abiertos) en 1978. este modelo de siete capas se ha convertido en el estándar para diseñar métodos de comunicación entre dispositivos de red y fue la plantilla usada para diseñar el Internet Protocol (IP, Protocolo de Internet).

El objetivo del modelo de referencia OSI fue promocionar la interoperabilidad. Interoperabilidad significa la posibilidad de que sistemas, que de otra forma serian incompatibles, funcionen junto de tal forma que puedan realizar tareas comunes con éxito. Un buen ejemplo de interoperabilidad sería una LAN Ethernet que intercambia mensajes transparentemente con una LAN Tokan Ring de IBM.

      1. La Pila de Siete Capas

El modelo OSI divide las redes en siete capas funcionales y por ello se conoce a menudo con el nombre de pila de siete capas. Cada capa define una función o conjunto de funciones que se realizan cuado los datos se transfieren entre aplicaciones a lo largo de la red. Si el protocolo de red es el IP, Novell NetWare o AppleTalk, o si se adhiere al modelo OSI, se aplican mas o menos las mismas reglas a cada una de las siete capas. Las siete capas se representan en la figura X.1.

7

Aplicación


Producto Final


Aplicación

7

6

Presentación


Salida por Pantalla


Presentación

6

5

Sesión


Iniciar, Deter, Reanudar, etc


Sesión

5

4

Transporte


Administracón punto a punto


Transporte

4

3

Red


Direcciones, rutas


Red

3

2

Enlace de Datos


Acceso al medio


Enlace de Datos

2

1

Física


Transmisión binaria


Física

1


Dispositivo de red A




Dispositivo de red B





Medio de Red

(Normalmente un cable)






Como se ve en la figura X.1, cada capa es un protocolo para comunicaciones entre los dispositivos enlazados. Por lo que respecta a las operaciones de red, lo principal que debe comprender es que cada capa en cada dispositivo habla a su correspondiente capa en el otro dispositivo para administrar un aspecto particular de la conexión de red. En lo concerniente a interoperabilidad, la clave es la interfaz fija situada entre cada capa. La abstracción por capas reduce lo que de otra forma sería una desalentadora complejidad.

Capa 1, la capa física. Controla el medio de transporte mediante la definición de las características eléctricas y mecánicas del medio que lleva la señal. Algunos ejemplos son el cable de par trenzado, el cable de fibra óptica, el cable coaxial y las líneas serie.

Capa 2, la capa de enlace de datos. Controla el acceso a la red y asegura la transferencia fiable de tramas sobre la red. La especificación más conocida de enlace de datos es el Acceso múltiple sin portadora con detección por colisión de Ethernet, Token Ring y FDI se adhieren a la arquitectura de enlace de datos por paso de testigo.

Capa 3, la capa de red. Administra el movimiento de los datos entre diferentes redes. Los protocolos de esta capa son responsables de encontrar el dispositivo al que están destinados los datos. Algunos ejemplos son IP, IPX y Apple Talk.

Capa 4, la capa de transporte. Asegura que los datos alcanzan su destino intactos y en el orden correcto. El protocolo de control de transmisión (TCP) y el protocolo de datagrama de usuario (UDP) operan en esta capa.

Capa 5, la capa de sesión. Establece y termina las conexiones y pone en orden las sesiones entre dos computadoras. Algunos ejemplos de protocolos de la capa de sesión son la llamada de procedimiento remoto (RPC) y el protocolo ligero de acceso al directorio (LDAP).

Capa 6, la capa de presentación. Formatea los datos para presentarlos en la pantalla o imprimirlos. Algunos ejemplos de protocolos de la capa de presentación son el protocolo ligero de presentación (LPP) y el NetBios.

Capa 7, la capa de aplicación. Contiene protocolos que se utilizan para realizar tareas útiles sobre una red. Algunos ejemplos de los protocolos de aplicación de red son el Simple Mail Transfer Protocol (SMTP, Protocolo de transferencia de correo simple) para el correo electrónico, el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) para los exploradores Web y servidores, Telnet para sesiones remotas y otros muchos más.

Las aplicaciones de red de la capa 7 son la razón de la existencia de las seis capas inferiores. Muchos de estos protocolos se utilizaron por primera vez en los sistemas UNIX, dado que el sistema operativo UNIX se desarrollo en paralelo con Internet.

Un esfuerzo importante está ahora en marcha para desarrollar nuevas aplicaciones de red que integren fuertemente las aplicaciones normales con la red. El objetivo esta destinado a todas las aplicaciones, PC, cliente/servidor y mainframe, para hacer transparentes las comunicaciones con otras computadoras sobre las redes. Por ejemplo, sería agradable si un programa de software de contabilidad financiera basado en un servidor UNIX pudiera realizar automáticamente consultas de bases de datos de cambio de moneda, basándose en computadoras mainframe MVS de IBM en Nueva York, Londres y Hong Kong, para poder volver a calcular automáticamente posiciones de cobertura.

NOTA: No se deje llevar a errores por el nombre de la capa de aplicación. Esta capa ejecuta aplicaciones de red, no software de aplicación corno hojas de calculo o inventarios. Las aplicaciones de red incluyen correo electrónico, exploración Web (HTTP), FTP y otras tareas útiles de red.

        1. Las capas principales forman los enlaces virtuales de protocolo independiente

Cada capa de la pila se basa en las capas inferiores y superiores para operar, todavía cada uno opera independientemente de los otros, como si estuviera teniendo una conversación exclusiva con su nivel correspondiente en la otra computadora. Cada capa del dispositivo se dice que ha establecido un enlace virtual con la misma capa del otro dispositivo. Con las siete capas virtuales funcionando, se establece una conexión de red (o sesión) y los dos dispositivos están hablando como si estuviesen cableados directamente.

Por ejemplo, en la Figura x.2, la computadora emisora, el PC de Wintel situado a la izquierda, procesa en sentido descendente a través de la pila para enviar un mensaje, y el mainframe IBM recibe el mensaje procesando el mensaje en sentido ascendente a través de su pila para comprender los datos, una petición de descarga FTP, en este ejemplo. Luego, las computadoras invierten el proceso trabajando a través de sus pilas en sentido inverso, esta vez para descargar del mainframe IBM un archivo al PC Wintel a través de la aplicación FTP.

Aplicación


Aplicación

Presentación


Presentación

Sesión


Sesión

Transporte


Transporte

Red


Red

Enlace de Datos


Enlace de Datos

Física


Física






En la Figura X.2 se empieza a ver cómo Internet fue capaz de interconectar las computadoras del mundo. Como las capas se abstraen y operan independientemente una de otra, la aplicación FTP puede ejecutar con éxito diferentes implementaciones del modelo OSI en este ejemplo, Ethernet y Token Ring. Puede ver que a la aplicación FTP le da igual las incompatibilidades inherentes entre Windows 98 y los mainframes de IBM, o incluso las incompatibilidades entre las tecnologías de red Ethernet y Token Ring. Só1o le preocupa si los dispositivos conectados están hablando FTP y cumplen las reglas OSI

      1. Implementación de OSI por capa

Aunque la pila de siete capas se expresa en términos verticales, si la mira horizontalmente debería ayudarle a comprender como funciona. Esto se debe a que conforme se procesa un mensaje a través de la pila, su longitud horizontal cambia. En la capa de cableado, un mensaje es una serie de pulsos. El dispositivo trabaja para codificar o decodificar los pulsos en ceros o unos binarios y empieza a ordenarlos en unidades de mensaje discretas. Este procesamiento de señal se hace en el hardware de la tarjetea interfaz de red, no en el software.

En la capa de enlace de datos, la información binaria se lee y encapsula en un formato llamado trama. El formato preciso para una trama se especifica en el protocolo de red con el que opera el NIC, Ethernet o Token Ring, por ejemplo. Cada cabecera de trama contiene las llamadas direcciones de control de acceso al medio (MAC), que son identificadores únicos que actúan como una especie de numero de serie para dispositivos hardware.

En la capa de red, el mensaje aumenta su ancho en unos bits y se convierte en un paquete (también llamado datagrama). Cada cabecera de paquete tiene una dirección de red lógica (no física) que se puede utilizar para enrutar el mensaje a través de la red.

Los protocolos de la capa de red incluyen la porción IP de la familia de protocolos TCP/IP y el nivel IPX de la familia de protocolos IPX/SPX de Novell NetWare, entre otros.

En la capa de transporte, el mensaje se hace todavía más ancho. Las tareas realizadas aquí incluyen asegurarse de que el receptor sabe que el mensaje esta llegando, que el receptor no se asustaría con tantos paquetes a la vez, que los paquetes se han recibido y retransmitiendo los paquetes que se perdieron. Los protocolos de transporte incluyen el protocolo de control de terminal (TCP) y el protocolo de datagrama de usuario de la familia TCP/IP y la capa Sequenced Packet Exchange (SPX, Intercambio de paquetes secuenciados) de la familia IPX/SPX de NetWare.

Las tres capas restantes manejan la logística de las conexiones (capa de sesión), formatos de representación de datos (capa de presentación) y la aplicación de red a ejecutar (capa de aplicación). Estas tres capas finales añaden un poco más al ancho de la unidad de mensaje. Por ejemplo, la aplicación a ejecutar se define mediante un numero de puerto, la aplicación página Web HTML de HTTP se identifica por el número de puerto 80.

Una vez descifrada toda la información de protocolo que maneja el mensaje, se quedara con los datos de carga útiles. Hay muchas unidades de mensaje individuales dentro de una transmisión. Una conexión de red se hace usando un flujo de paquetes, y cada cargamento individual de datos del paquete contribuye a completar los datos del archivo que necesita la conexión, una descarga de una pagina Web, por ejemplo. Los datos de carga útil difieren según la aplicación. Por ejemplo, una sesión Telnet enviara pequeños archivos de datos para indicar una pulsación de tecla o un retorno de carro, puede estar todo contenido en un paquete o en dos. En el extremo opuesto, una transferencia de archivos FTP puede enviar millones de bytes esparcidos sobre miles de paquetes.

NOTA: El nombre de número de puerto fue una elección desafortunada por parte de los ingenieros del IETF Lleva tiempo acostumbrarse al hecho de que un numero de puerto IP se refiere a un tipo de software, no a un puerto hardware. De igual forma, el termino conector es una dirección IP emparejada con un numero de puerto.


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