MODELO OSI Y TOPOLOGÍAs

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TEMA: MODELO OSI
1.1. Introducción
El modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) fue desarrollado por la
ISO (Organización Internacional de Normalización) en 1984, el cual surgió por
la necesidad de facilitar el diseños de redes, ya que cada fabricante tenía su
propia arquitectura de red, por lo que no había compatibilidad entre ellas.
1.1.2. Ventajas
 Permiten fraccionar el desarrollo del protocolo, que usa.
 Las capas facilitan el entendimiento del funcionamiento global de un
protocolo.
 Facilitan las compatibilidades, tanto de software como hardware de los
distintos ordenadores conectados.
 Reducen la complejidad.
 Estandarizan las interfaces, es independiente de las tecnologías.
 Acelera la evolución, el modelo permanece.
 Simplifica la enseñanza y el aprendizaje del modelo y sus capas.
La estructura de red se basa en modelos de capas, interfaces y protocolos,
este modelo es usado para describir el uso de datos entre la conexión física de
la red y la aplicación del usuario final.
Fig. 1 Modelo OSI
En la Fig.1 se puede apreciar que a excepción de la capa más baja del
modelo OSI (Física), ninguna capa puede pasar información directamente a su
contraparte en la otra computadora.

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La información que envía una computadora debe pasar por todas las capas
inferiores, La información entonces se mueve a través del cable de red hacia la
computadora que recibe y hacia arriba a través de las capas de esta misma
computadora hasta que llega al mismo nivel de la capa que envió la
información.
La interacción entre las diferentes capas adyacentes se llama interface. La
interface define que servicios la capa inferior ofrece a su capa superior y como
esos servicios son accesados.
1.1.3. Descripción de las capas del Modelo OSI
7 APLICACIÓN Se entiende directamente con el usuario final, al
proporcionarle el servicio de información distribuida para
soportar las aplicaciones y administrar las
comunicaciones por parte de la capa de presentación.
6 PRESENTACIÓN Permite a la capa de aplicación interpretar el significado
de la información que se intercambia. Esta realiza las
conversiones de formato mediante las cuales se logra la
comunicación de dispositivos.
Se encarga de la comprensión y encriptación de datos.
5 SESIÓN Administra el diálogo entre las dos aplicaciones en
cooperación mediante el suministro de los servicios que
se necesitan para establecer la comunicación, flujo de
datos y conclusión de la conexión. Establece, mantiene
y termina la comunicación.
4 TRANSPORTE Esta capa proporciona el control de extremo a extremo y
el intercambio de información con el nivel que requiere
el usuario. Esta capa se ocupa de garantizar la fiabilidad
del servicio, describe la calidad y naturaleza del envío
de datos. Se encarga del control de flujo, y corrección
de errores a través de los TCP(protocolos de control de
transmisión)
3 RED Es responsable del direccionamiento lógico (protocolos
enrutados) y de elegir la mejor ruta (protocolos de
enrutamiento).
2 ENLACE Provee acceso al medio, notifica errores, determina las
topologías lógicas de la red.
1 FISICO Se encarga de las características eléctricas, mecánicas,
funcionales y de procedimiento que se requieren para
mover los bits de datos entre cada extremo del enlace
de la comunicación.
Funcionamiento del modelo OSI
Cuando el emisor envía datos receptor, entrega los datos a la capa de
aplicación (7), donde se añade la cabecera de aplicación en la parte delantera
de los datos, que se entrega a la capa de presentación (6), y de esta manera
se prosigue hasta la capa física; luego de la transmisión física, la máquina

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receptora, se encarga de hacer los pasos para ir eliminando las cabeceras
según las capas que vaya recorriendo la información hasta llegar al receptor.
Fig. 2 Ejemplo del uso del modelo OSI.
Sobre la base del modelo de referencia OSI se desarrollaron otros modelos de
red y arquitecturas completas para las redes de comunicación. Este modelo se
desarrolló a partir de un proyecto de investigación patrocinado por el
departamento de defensa de los Estados Unidos denominado ARPANET.
Esta red debería permanecer funcionando en caso de que algunos de los
nodos de la red o incluso sus conexiones fueran dañados por algún motivo. La
red ARPANET empezó conectando centros de investigación del gobierno y
luego universidades hasta convertirse en la red más popular de uso público
hasta el momento: Internet.
Un modelo que surge de ARPANET y de los desarrollos posteriores fue el
modelo de TCP/ IP. Difiere del modelo de referencia OSI en que no maneja
siete capas sino cinco (en el modelo de TCP/ IP no hay capas para sesión y
presentación), según muestra la Fig. 3

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Fig. 3 OSI vs. TCP/IP
Cada capa del modelo TCP/IP cumple con las mismas funciones que las
capas del modelo OSI, en el modelo TCP/IP no aparecen las capas de
Presentación y Sesión pero sus funciones están inmersas en la capa de
Aplicación.
1.2. DOMINIO DE BROADCAST:
 Los dominios de broadcast son limitados típicamente por los routers ya que
éstos no envían Frames de broadcast.
 Es el que se genera en cada segmento de red.
 Se tiene tantos dominios de broadcast como puertos en el router.
1.3. DOMINIO DE COLISIÓN:
 Es la que producen los paquetes cuando viajan por un mismo medio, esto lo
hace generalmente mas un hub, por medio del protocolo CSMA CD, los
paquetes colisionan, cuando tienes un switch esto lo elimina debido a que
cada puerto tiene su propio dominio de colisión.
 Hay tantos dominios de colisión como puertos del switch.
 Los switches LAN, bridges y routers no lo hacen.

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1.4. DISPOSITIVOS
Fig. 4 Dispositivos del modelo OSI
1.4.1. REPETIDOR
Regenera y retemporiza las señales, lo que permite entonces que los
cables se extiendan a mayor distancia.
1.4.2. HUB
Es un repetidor multipuestos, es un dispositivo de capa 1. La función
principal del Hub es la de repetir la señal que ingresa por cada una de sus
“puertas” hacia todas las otras “puertas”, realizando por tanto la “difusión” que
requiere Ethernet (y que se daba naturalmente en las topologías de bus sobre
cables coaxiales).
Fig. 5 Repetidor

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Monitorizan el estado de los enlaces de las conexiones a sus puertas,
para verificar que la red funciona correctamente (una puerta de un Hub puede
tener conectada una máquina o un segmento proveniente de otro Hub).
En las redes coaxiales, cuando algo falla en un determinado segmento (por
ejemplo se produce una rotura en un cable o en un conector), todas las
máquinas conectadas a ese segmento pueden quedar inoperantes.
Los Hubs limitan el efecto de estos problemas, desconectando el puerto
problemático y permitiendo al resto seguir funcionando correctamente. La
avería de un cable o conector en una red punto a punto, habitualmente, sólo
desactivará una máquina, lo que en una topología de bus ocasionaría la
desactivación de todos los nodos del segmento.
Los repetidores o hubs proporcionan la amplificación y resincronización
de las señales necesarias para conectar los segmentos entre sí. Al poder
conectar varios segmentos, permitimos a la red continuar creciendo, sin violar
las restricciones de correcto funcionamiento.
Lo más importante a resaltar sobre los Hubs es que sólo permiten a los
usuarios compartir Ethernet, es decir, implementar un medio físico. Una red
que utiliza Hubs es denominada "Ethernet compartida", lo que implica que
todos los miembros de la red compiten por el uso del medio, formando por lo
tanto un único “dominio de colisión”. Cuando una máquina debe enviar una
trama de datos a otra, la misma es recibida por el Hub en una de sus puertas, y
retransmitida a todas las otras puertas. Los Hubs no interpretan el contenido de
las tramas. Trabajan a nivel eléctrico (físico), regenerando las señales y
retransmitiéndolas.
Fig. 6 Funcionamiento de un HUB
El uso de un repetidor entre dos segmentos de cable de red LAN requiere que
se use el mismo protocolo de capa física para el envió de las señales sobre
todos los segmentos de cable, aunque los cables sean de diferentes
características físicas.

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Capa de Aplicación
Capa de Presentación
Capa de Sesión
Capa de Transporte
Capa de Red
Capa de Enlace de Datos
Capa Física
Sistema fuente
Repetidor
Medio de Transmisión
Segmento A
Medio de Transmisión
Segmento B
Función de repetidor
Capa de Aplicación
Capa de Presentación
Capa de Sesión
Capa de Transporte
Capa de Red
Capa de Enlace de Datos
Capa Física
Sistema de destino
Fig. 7 Función del Repetidor
Los repetidores se usan para interconectar segmentos de cables situados
relativamente cerca entre si.
Los repetidores no se pueden usar para interconectar un enlace de datos de
una red LAN con un enlace de datos de una red WAN.
Un repetidor puede ser diseñado para soportar diferentes tipos de cables de
red LAN en la misma red de área local, en la medida que los protocolos de
capa física sean compatibles en todos los segmentos de cable
Repetidor
Segmento de cable
coaxial Ethernet
Segmentos de cable de par trenzado Ethernet
Repetidor
multipuerto
Segmento de cable
coaxial Ethernet
Fig. 8 Hub en una red LAN
1.4.3. BRIDGES
Reduce el tráfico de los dispositivos en todos los segmentos conectados
ya que sólo se envía un determinado porcentaje de tráfico.
Los switches son significativamente más veloces porque realizan la
conmutación por hardware, mientras que los puentes lo hacen por software y
pueden interconectar las LAN de distintos anchos de banda.

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Fig. 9 Puente o Bridge
La función de los “Bridges” (“puentes”) es interconectar redes de
distintas tecnologías. Los Bridges son dispositivos de capa 2 o Capa de Enlace.
Filtran tráfico basándose en direcciones MAC, estas tablas se actualizan
periódicamente, regeneran y retemporizan la señal.
Capa de Aplicación
Capa de Presentación
Capa de Sesión
Capa de Transporte
Capa de Red
Capa de
Enlace de Datos
Capa Física
Sistema fuente
Puente
Enlace de datos A Enlace de datos B
Capa Física (A)
Sistema de destino
Capa Física (B)
Subcapa MAC (A) Subcapa MAC (B)
Subcapa LLC
Capa de Aplicación
Capa de Presentación
Capa de Sesión
Capa de Transporte
Capa de Red
Capa de
Enlace de Datos
Capa Física
Fig. 10 Funcionamiento del Bridge
Pueden interconectar redes que usan diferentes técnicas de transmisión
o diferentes técnicas de control de acceso al medio.
Así, un puente puede ser usado para interconectar una LAN Ethernet
que usa cable coaxial con una LAN Ethernet que usa cable de pares trenzados.
Estos extienden la longitud efectiva de una red LAN, permitiendo la
conexión de estaciones que no pueden ser conectadas mediante repetidores.
Se usan típicamente en el ambiente de redes LAN convencionales para
interconectar dos o más subredes LAN separadas.
En lo esencial un puente envía tramas de una subred LAN a otra. Algunos
toman conocimiento de la dirección de las estaciones que se pueden alcanzar

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en cada subred de enlace de datos que ellos unen, de modo que pueden enviar
selectivamente el tráfico que necesita cruzar a través del puente.
Las redes interconectadas se consideran una sola subred. Para esto las
direcciones de las estaciones en la subred deben ser únicas y deben usar el
mismo formato de dirección de estación.
Otra forma de denominar las redes conectadas a través de puentes es como
LAN extendida.
Los puentes pueden hacer filtrado de tramas, basados en la dirección de
destino de cada trama, si esta debe ser transmitida o no a través del puente a
cualquier otro enlace al cual este conectado. Esto lo hacen basados en
cualquiera de los campos de la Capa 2.
Puente
Red Ethernet
Red Ethernet
(a)
(b)
Red Ethernet
Red ATM pública
Red Token Ring
Puente Puente
Fig. 11 LAN extendidas.
1.4.4. SWITCH
Reducen la saturación y aumentan el ancho de banda en los segmentos
de red ya que suministran un ancho de banda dedicado para cada segmento
de red.
Son dispositivos de capa 2, estos son bridges multipuertos, cumplen
funciones similares a los bridges, dividen dominios de colisiones.
Fig 12. Dispositivo Capa 2

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1.4.4.1. DIFERENCIAS ENTRE BRIDGE Y SWITCH
 Los Bridges realizan la conmutación por software.
 Conmutan usando el método “Store and Forward”.
 Reciben el paquete completo, verifican el CRC y reenvían.
 Los switches realizan la conmutación por hardware.
 Conmutan usando además Cut-Through o Fragment-Free:
Modos de Conmutación
o “Store and Forward” guarda toda la trama en memoria, verifica si
es la información correcta la envía caso contrario pide que se repita
la transmisión.
o “Cut-through” que consiste en recibir los 6 primeros bytes de una
trama que contienen la dirección MAC y a partir de aquí ya empezar
a enviar al destinatario.
o “Cut-through” no permite descartar paquetes defectuosos. (14 en
algunas implementaciones).
o “Fragment-free” que consiste en recibir los primeros 64 bytes de
una trama porque es en estos donde se producen la mayoría de
colisiones y errores.
1.4.4.2. SWITCHING
Sabemos que controla el tráfico basándose en direcciones MAC.
1) Recibe la trama
2) A esta la compra con la MAC Table.
3) Si existe la dirección hade una conmutación entre puerto origen y puerto
destino.
4) Si no existe en la MAC table inunda a todos los puertos a excepción del
origen con un broadcast de capa 2.
5) En caso de no hallarla enviará un mensaje de error.
Cuando la maquina si existe pero no se la encuentra en la MAC table es
debido al TIME STAMP el cual es un tiempo específico que se le da ha una
entrada del switch para que accedan por ella, una vez transcurrido este
tiempo si el switch no recibe alguna señal borra dicha entrada de la MAC
table.
Mac Table
Matriz que contiene la relación entre el puerto del switch y la dirección
MAC.

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1.4.5. ROUTER
Es un tipo de dispositivo de red que transporta paquetes de datos entre
redes diferentes, basándose en las direcciones de Capa 3. Un router tiene la
capacidad de tomar decisiones inteligentes con respecto a la mejor ruta para la
entrega de datos en la red. Divide dominios de broadcast.
Fig. 13 Símbolo del router
Fig. 14 Interconexión de routers
Los router son nodos de interconexión de datos de redes internacionales y de
sistemas informáticos de empresas e instituciones. El Internet es un ejemplo de
una red en la que en cada intersección de los hilos existe un router, hasta llegar
a un usuario final.
Un router puede funcionar como Firewall (cortafuegos) desestimando tráfico
que puede considerar perjudicial y limitando la entrada/salida de información
dentro de cada red.
Fig. 15 Router como Firewall

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1.5. TOPOLOGIAS
Con los dispositivos detallados anteriormente se pueden crear las
denominadas redes de área local o LAN (Local Area Network). Con una LAN se
puede tener una comunicación eficaz de dispositivos tales como ordenadores e
impresoras para compartir recursos, se puede dar acceso a Internet con total
control del administrador, etc.
A la hora de diseñar una LAN, se puede optar por alguna de las
siguientes topologías físicas:
Fig. 16 Topologías Físicas
 En la topología de Bus, se tienen todos los ordenadores conectados a un
único medio de transmisión que a su vez está conectado a unas
terminaciones a ambos lados. Todos los ordenadores se ven entre sí.
 En la configuración en Anillo se conecta un ordenador al siguiente, y el
último al primero, de esta manera sólo se ve un ordenador con el contiguo.
 En la topología en Estrella se conectan todos los terminales a un único
punto central y es éste el que se encarga de retransmitir la información. Si
se conectan varios puntos centrales entre sí, se obtiene una topología de
Estrella Extendida.
 Si se van concatenando dispositivos a diferentes niveles se obtiene una
topología Jerárquica.