Descripción del Modelo de Referencia OSI, desde el punto de vista del networking y los protocolos involucrados en cada capa.

1. Modelo de Referencia OSI
(Open Systems Interconnection)
http://nubedigital.wix.com/nubedigital http://www.mikrotik.com
Instructor:
Ing. César Mera
MTCNA, MTCRE, MTCTCE

2. Modelo OSI - Agenda

3. ∗ Es un modelo de referencia que explica
como se comunican las computadoras o
sistemas entre si.
∗ Divide las protocolos de comunicaciones
en una serie de capas.
∗ Cada capa representa un nivel de
encapsulamiento que va desde la capa
superior (Aplicación) a la inferior (Física).
∗ Muchos dispositivos no necesitan
comunicarse a través de las 7 capas (Ej.
Hubs, Switches, Routers, y Gateways).
Por ej. Un Switch no entiende HTTP!
Modelo OSI – Capas y Protocolos

4. Modelo OSI - Encapsulamiento

5. Modelo OSI – Capa Física
∗ La Capa Física describe como se conectan físicamente las
computadoras.
∗ Voltaje de bits, Frecuencia de RF, tamaño y número de pins de
conectores, etc.
∗ En forma primaria define como un dispositivo interactúa con
el Medio de Transmisión.
∗ Las principales funciones incluyen:
∗ Establecimiento y Conexión de una conexión al medio
∗ Administrar recursos compartidos (control de flujo)
∗ Modulación

6. Modelo OSI – Capa Física
∗ Los Hubs de red, Modems y Repetidores Ethernet/WiFi,
operan a nivel de Capa Física ya que físicamente poseen
conectores o antenas que los conectan al medio de
comunicaciones.
∗ Usualmente nos referimos a cada dispositivo de acuerdo a la
capa mayor a la cuál responden o pertenecen, por ejemplo,
un router también tiene interfaces ethernet pero uno se
refiere a él como un dispositivo de Capa 3 ya que “entiende”
el protocolo IP (de capa 3), establece enlaces de datos (Capa
2) e incorpora interfaces (Capa 1).

7. Modelo OSI – Capa Física
∗ La Topología de una red define como se
interconectan los equipos en la red.
∗ Las Topologías más utilizadas hoy en
día incluyen la “Estrella”, el “Bus” y el
“Anillo”.
∗ Otras Topologías diferentes son la
“Mesh”, el “Token Ring”, “Arbol”,
Topologías “Híbridas” y en “Daisy
Chain”.
∗ Cada Topología tiene sus características
de acceso al medio.
Topologías de Red

8. Modelo OSI – Capa Física
∗ Topología Estrella:
∗ Cada nodo se conecta a un Hub Central lo que
supone un punto central de falla.
∗ Provee mejor performance, posibilidades de
expansión y aislación entre nodos.
∗ Topología en Bus:
∗ Cada nodo se conecta al bus por medio de un
cable y la señal viaja por el bus de forma
bidireccional.
∗ El Bus representa un punto de falla central.
∗ La performance se degrada a medida que se
agregan más nodos.
Topologías de Red

9. Modelo OSI – Capa Física
∗ Topología en Anillo:
∗ Cada nodo se conecta a otros dos nodos, uno
por la izquierda y otro por la derecha.
∗ Los datos viajan en un solo sentido, pasando
a través de cada nodo hasta llegar al destino.
∗ No hay un punto central. Si un nodo falla,
puede tirar toda la red.
∗ Hay protocolos que proveen redundancia de
caminos en redes en anillo.
∗ Topología Mesh:
∗ Cada nodo se conecta a otros varios nodos.
∗ Es una red que provee redundancia de links.
Topologías de Red

10. Modelo OSI – Capa de Enlace
∗ La Capa de Enlace transfiere datos entre nodos adyacentes de
una red y detecta errores en la Capa Física.
∗ Forma las tramas de datos.
∗ Solo atravieza una sola red (las tramas no se enrutan).
∗ Los datos viajan en tramas por la red.
∗ Identifica a las tramas de datos con direcciones físicas o
direcciones MAC de 6 octetos hexadecimales.
- MAC=11:22:33:44:55:66 (en notación Hexadecimal)
- Los primeros 3 octetos identifican al fabricante del dispositivo
∗ Identifica el orígen y destino de la trama con direcciones MAC de
origen y MAC destino respectivamente.
∗ Las direcciones MAC son fácilmente reemplazables (spoof)
∗ Los dispositivos de Capa 2 son los Switches, Bridges y Access
Points.

11. Modelo OSI – Capa de Enlace
∗ Los Switches dividen el dominio de COLISIÓN, no el de DIFUSIÓN!
∗ Los Switches memorizan a que puerto está conectado cada nodo.
∗ Miran el tráfico de datos para saber que dirección MAC llevan los mismos.
∗ Los Switches utilizan esa información para saber por que puerto deben enviar
un tráfico específico. La información está almacenada en la tabla CAM (Content
Address Memory).
∗ Un Hub enviaría el tráfico a todos los puertos, está operando en Capa 1!
∗ Sin inteligencia
∗ Actuando como un “Repetidor”.

12. Modelo OSI – Capa de Enlace
ARP
∗ ARP es el Protocolo de Resolución de Direcciones.
∗ Dada una determinada dirección IP (de Capa 3), ARP puede decirnos
la MAC (de Capa 2) asociada a esa IP.
∗ Es un protocolo que hace Broadcast en la red.
∗ Un host (DHCP Server por ej.), mediante ARP, puede solicitar
información mediante un broadcast y decir:
“Quien tiene la IP 192.168.0.10?”
∗ Si hay algún host que tenga asignada esa IP, le responderá con un
mensaje similar a:
“11:22:33:44:55:66 tiene la IP 192.168.0.10”
∗ Ambos sistemas almacenarán la dirección MAC en su cache de ARP
local para no tener que consultar nuevamente por las mismas.

13. Modelo OSI – Capa de Enlace
ARP
Ejemplo de ARP

14. Modelo OSI – Capa de Red
∗ La Capa de Red habilita a las distintas redes a comunicarse
entre ellas, transfiriéndo paquetes de unas a otras.
∗ Agrega Direcciones de Capa 3 a las tramas de Capa 2.
∗ Los Routers trabajan a nivel de Capa 3.
∗ Las Direcciones IP, identifican a hosts en las redes a nivel de
Capa 3.
∗ Tal como las direcciones MAC de Capa 2, no debería haber en
una misma red, dos direcciones IP iguales.
∗ Direcciones IP. Como están formadas?
- Únicas, dirección de 32 bits (4 octetos)
- Son referenciadas por comúnmente vía notación decimal, un
numero por cada 8 bits u octeto, ejemplo, 159.148.147.1

15. Modelo OSI – Capa de Red
Ahora la red incluye:
1- Switches de Acceso
(Segmento de Acceso)
2- Switches Distribuidores
(Segmento de Distribución)
3- Routers de Core
(Segmento de Core)
4- Routers de Borde
(Segmento de Borde).

16. Modelo OSI – Capa de Red
ClaseClase RedesRedes Rango de direccionesRango de direcciones
AA 0 - 127.0.0.00 - 127.0.0.0 0-127.XXX.XXX.XXX0-127.XXX.XXX.XXX
BB 128.xxx.0.0 -128.xxx.0.0 -
191.xxx.0.0191.xxx.0.0
128.0.0.0-128.0.0.0-
191.255.255.255191.255.255.255
CC 192.xxx.yyy.0 -192.xxx.yyy.0 -
223.xxx.yyy.0223.xxx.yyy.0
192.0.0.0-192.0.0.0-
223.255.255.255223.255.255.255
DD
MulticastMulticast
224.xxx.yyy.zzz -224.xxx.yyy.zzz -
239.xxx.yyy.zzz239.xxx.yyy.zzz
224.0.0.0-224.0.0.0-
239.255.255.255239.255.255.255
Clases de Direcciones IP

17. Modelo OSI – Capa de Red
∗ Un dominio de broadcast es parte de la red que puede “oír”
trafico de broadcast generado en los hosts de la red.
∗ La dirección de broadcast es usada para “hablar” con todos los
nodos de la red.
∗ La dirección broadcast es una dirección única para cada subred,
por ejemplo:
∗ 128.192.10.255 para la red 128.192.10.0/24
∗ 128.192.10.191 para la red 128.192.10.128/26
∗ Broadcasts en Capa 3 son necesarios para:
∗ Para los mensajes “DHCP Discover” y “DHCP Request” en la
asignación de direcciones en forma dinámica.
Dominio de Broadcast

18. Modelo OSI – Capa de Transporte
∗ La Capa de Transporte o Capa 4 provee comunicación
confiable entre nodos de la red, y ejecuta funciones tales
como:
∗ Reconocimiento (Acknowledge) de transferencias de datos exitosa
y la notificación de errores si los hubo.
∗ Retransmisión de paquetes perdidos en el trayecto entre hosts.
∗ Introduce el concepto de Puerto de modo tal que varios
servicios puedan correr sobre una misma dirección IP.
∗ Los puertos le permiten al S.O. saber donde enviar los paquetes
para cada servicio.
∗ Los protocolos más utilizados en Capa 4 son el TCP y el UDP.

19. Modelo OSI – Capa de Transporte
∗ Los Puertos son utilizados junto a los protocolos TCP (Transfer
Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) para
identificar Servicios en un host.
∗ Existen 65.536 puertos TCP y 65.536 puertos UDP, numerados
desde 0-65.535
∗ Los Servicios escuchan en los puertos asociados a ellos.
∗ Un puertos por el que un servicio escucha, es un puerto “abierto”
∗ Hay Servicios muy utilizados y todos tienen un puerto
asociado: Ej. HTTPPort:80, SSHPort:22, FTPPort:20 y 21,
etc.
Puertos

20. Modelo OSI – Capa de Transporte
∗ Una organización llamada IANA (Internet Assigned Numbers
Authority) publica a lista de puertos asignados a servicios y los
divide en:
∗ 1-1023: Puertos “Comunes” o “Bien Conocidos”
∗ Asignados a los servicios más utilizados y comunes como HTTP, HTTPS,
FTP, SSH, TELNET, POP3, SMTP, VNC, DNS, etc.
∗ 1024-49.151: Puertos “Registrados”
∗ Se pueden registrar puertos a nuevos servicios en este rango.
∗ 49.152-65.535: Puertos “Efímeros”
∗ Puertos no asignados o de uso temporal, utilizados para sacar
conexiones desde nuestras redes locales hacia el exterior.
Puertos

21. Modelo OSI – Capa de Transporte
Puertos

22. Modelo OSI – Capa de Transporte
Protocolo TCP
∗ TCP transporta la mayor parte de la información por
Internet.
∗ TCP agrega puertos para que diferentes servicios puedan
comunicarse a través de una misma dirección IP.
∗ TCP provee una transferencia “confiable” de modo de
asegurarse que los datos lleguen con integridad y en
secuencia al otro extremo u otro host.
∗ TCP está diseñado principalmente para transferir
confiablemente datos, no para hacerlo de la manera más
rápida.
∗ TCP funciona en un esquema de handshake de 3 vías.

23. Modelo OSI – Capa de Transporte
Protocolo TCP
∗ El Handshake de 3 vías se utiliza para iniciar toda
transferencia legítima de TCP.
∗ Su propósito principal es el de sincronizar los números de
secuencia de los paquetes TCP.

24. Modelo OSI – Capa de Transporte
Protocolo UDP
∗ El protocolo UDP opera al mismo nivel que TCP
∗ UDP es un protocolo “sin conexión” y “sin estado”
∗ No se hace Handshake
∗ Los paquetes UDP no poseen números de secuencia.
∗ UDP no evita congestión de red
∗ Los paquetes UDP no se retransmiten
∗ UDP es uno de los protocolos del tipo “Best Effort” (Mejor
Esfuerzo).
∗ UDP es utilizado en los casos en donde no es necesario
utilizar TCP
∗ Búsquedas DNS (solo un paquete sale y solo uno regresa)
∗ Audio y Video Streaming

25. Modelo OSI – Capa de Sesión
∗ La capa de Sesión o Capa 5 se encarga de iniciar y terminar
conexiones únicas de aplicaciones.
∗ La Capa de Sesión maneja la Autentificación, Autorización,
Accounting (AAA) y Restauración de las conexiones.
∗ Las funcionalidades de la Capa de Sesión usualmente se
implementan a nivel de capa de aplicación.
∗ Por ejemplo, las aplicaciones Web, utilizan Cookies HTTP para mantener
sesiones de usuario ya que HTTP por si mismo no soporta el
establecimiento y terminación de sesiones.
∗ Los protocolos de VPN son protocolos de Capa 5, entre ellos:
∗ PPTP, L2TP, OVPN, etc.

26. Modelo OSI – Capa de Presentación
∗ La Capa de Presentación provee servicios de conversión,
traducción de caracteres, compresión y encripción de datos.
∗ Establece las normas para realizar las operaciones anteriores
entre sistemas o hosts.
∗ Provee independencia de formato para los datos.
∗ Al igual que la Capa de Sesión, las funcionalidades de la Capa
de Presentación se implementan a nivel de Aplicación.
∗ El protocolo más importante de la Capa de Presentación es el
MIME (Multipurpose Internet Mail Extension).

27. Modelo OSI – Capa de Aplicación
∗ La Capa de Aplicación es la responsable por interpretar los
datos para que los mismos sean significativos para las
aplicaciones.
∗ Es la Capa que está más cercana al usuario.
∗ La navegación Web, la mensajería instantánea, la resolución
de DNS, el e-mail, acceso remoto, transferencia de archivos,
etc. suceden a nivel de Capa de Aplicación.
∗ Algunos protocolos de capa 7 son: HTTP, SMTP, POP, FTP,
TELNET, DNS, NTP, SNMP y muchos otros más.

28. Modelo OSI – Capa de Aplicación