Las capas del modelo de referencia OSI es un
término muy común en las Redes de Computadores y Sistemas inalámbricos, si
entendemos completamente los conceptos de las capas OSI, los conceptos de
interoperabilidad e integración entre los sistemas será más fácil de entender -
seremos capaces de ver cómo una red funciona a través de las capas, llamadas
capas del Modelo OSI.
El modelo de interconexión de sistemas
abiertos (ISO/IEC 7498-1), más conocido como “modelo OSI”, (en inglés, Open
System Interconnection) es un modelo de referencia para los protocolos de la
red de arquitectura en capas, creado en el año 1980 por la Organización
Internacional de Normalización (ISO, International Organization for
Standardization).
Se ha
publicado desde 1983 por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y,
desde 1984, la Organización Internacional de Normalización (ISO) también lo
publicó con estándar. Su desarrollo comenzó en 1977.
ISO, la Organización Internacional de
Normalización.
Nota: ISO es una organización que tiene como
objetivo estandarizar también otros procedimientos, tales como ISO 9000,
aplicado en los procesos de las empresas para obtener la certificación de
calidad.
Esta organización (ISO) creó el modelo OSI.
Este modelo significa interconexión de sistemas abiertos - Open System
Interconnection. Este modelo está diseñado para interconectar ordenadores, pero
ahora se aplica en otras áreas, como la inalámbrica. Se fija e siete capas, que
puede ser dividido o agrupados en las capas superiores o inferiores.
PDU y Protocolos
Debemos primero entender por qué los
necesitamos.
Y por eso, vamos a hablar un poco de las
redes de conmutación de paquetes, es decir, cuando las redes de pequeñas
unidades de datos (paquetes) son enviados a una dirección de destino.
En estas redes, estas unidades se llaman PDU
- Unidad de paquetes de datos, y cada uno de ellos lleva una dirección.
La
conexión con los paquetes es más flexible, y este tipo de tráfico de paquetes
permite, por ejemplo, la llegada de la Internet.
¿Y cómo las redes de comunicación? En los
casos de comunicación de las personas a tomar su lugar, tenemos que ambos
hablan el mismo idioma. Usted también debe saber cuándo hablar y tiempo para
escuchar. Por supuesto también es posible una comunicación en diversas lenguas
(por ejemplo, entre un estadounidense - Inglés y Portugués), pero en este caso,
debe haber una traducción.
Para las redes de computadoras la idea es la
misma. Y el lenguaje de las redes se llaman protocolos de comunicación o
información - conjunto de reglas a seguir para corregir el envío y recepción de
información. Un ejemplo de protocolo que podría utilizarse es el protocolo IP!
La comunicación en redes de paquetes tienen
diferentes protocolos utilizados en secuencia y en diferentes etapas de la comunicación.
Lo veremos pronto.
Gradación
Bueno, aquí lo que vamos: las capas. ¿Por qué
esta división?
Etapas de la comunicación se producen en las
capas. La división - normalización - se hizo pensando en eso, principalmente
para facilitar la evolución. Una persona puede desarrollar tecnologías para
cualquier capa, sin tener que preocuparse por los demás. Interesante, ¿no?
Aquí mencionaremos las 7 capas: Física (1),
Enlace (2), Red (3), Transporte (4), Sesión (5), Presentación (6) y Aplicación
(7).
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
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
Protocolo
Un protocolo es un conjunto de reglas usadas por
computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red por medio de
intercambio de mensajes.
Los protocolos pueden
ser implementados por hadware, software, o una combinación de ambos. A su más
bajo nivel, define el comportamiento de una conexión de hardware.
