modelo osi

1. Modelo OSI y
TCP/IP
TEMA 2: TRANSMISION DE DATOS

2. Modelo de capas y los protocolos
En sistemas en red, la abstracción lleva al concepto
del modelo de capas.
 Se comienza con servicios ofrecidos por la capa física y luego
se adiciona una secuencia de capas, cada una de ellas
ofreciendo un nivel de servicios más abstracto.
Un modelo de capas ofrece dos características
interesantes:
 Descompone el problema de construir una red en partes más
manejables (no es necesario construir un sistema monolítico
que hace todo)
 Proporciona un diseño más modular (si se quiere colocar un
nuevo servicio, sólo se debe modificar la funcionalidad de una
capa)

3. Compra de boletos
Documentar
equipaje
Embarque
Despegué
Confirmar
retorno
Recoger equipaje
Dembarque
Aterrizaje
Viaje redondo en avión
Ruta de vuelo

4. Proceso de un viaje aéreo en
capas de servicios
Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]
Traslado de equipaje: entrega-reclamo
Traslado de personas: embarque-desembarque
Traslado de la aeronave: pista a pista
Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino
Capas: cada capa implementa un servicio a través de las
acciones internas a la capa y solicitando el servicio
proporcionado por una capa inferior

5. Implementación distribuida de la
funcionalidad de las capas
Boleto (compra)
equipaje (entrega)
embarque
despegue
Vuelo
Confirmar retorno
equipaje (reclamo)
desembarque
aterrizaje
Vuelo
ruta de vuelo
Salida
Aeropuerto
Llegada
Aeropuerto
tráfico aéreo intermedio
ruta de vuelo ruta de vuelo

6. Otra vez: ¿Por qué utilizar capas?
 Permite trabajar con sistemas complejos
 una estructura explícita permite la identificación de las partes del
sistema complejo y la interrelación entre ellas
modelo de referencia de capas para
discusiones
 la modularidad facilita el mantenimiento y la actualización del sistema
cambios que se realicen en la
implementación de un servicio de una capa
es transparente para el resto del sistema

7. Arquitectura OSI
 ¿Qué es OSI?
 Una sigla: Open Systems Interconnection
 Conceptualmente: arquitectura general requerida para establecer
comunicación entre computadoras
 OSI puede verse de dos formas:
 como un estándar
 como un modelo de referencia

8. OSI es un estándar
 El desarrollo inicial de las redes de computadores fue
promovido por redes experimentales como ARPANet y
CYCLADES, seguidos por los fabricantes de computadores
(SNA, DECnet, etcétera).
 Las redes experimentales se diseñaron para ser heterogéneas
(no importaba la marca del computador). Las redes de los
fabricantes de equipos tenían su propio conjunto de
convenciones para interconectar sus equipos y lo llamaban su
“arquitectura de red”

9. OSI es un estándar
 La necesidad de interconectar equipos de diferentes
fabricantes se hizo evidente.
 En 1977, la ISO (International Organization for
Standarization) reconoció la necesidad de crear estándares
para las redes informáticas y creó el subcomité SC16 (Open
Systems Interconnection)
 La primera reunión de éste subcomité se llevo a cabo en
marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue
desarrollado después de cerca de 18 meses de discusión.

10. OSI es un estándar
 El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité técnico TC97
(procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16
 OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar
internacional por la ISO (International Organization of
Standards).
 Ahora es la recomendación X.200 de la ITU (International
Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1

11. OSI como Modelo de Referencia
 OSI es un modelo de referencia que muestra como debe
transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos
 El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones
 No todos los productos comerciales se adhieren al modelo
OSI
 Sirve para enseñar redes y en discusiones técnicas
(resolución de problemas).

12. ¿En qué se fundamenta OSI?
 La idea principal en el modelo OSI es que el proceso de
comunicación entre dos usuarios en una red de
telecomunicaciones puede dividirse en niveles (capas)
 En el proceso de comunicación cada nivel pone su granito
de arena: el conjunto de funciones que ese nivel “sabe”
hacer.

13. ¿Cómo opera el modelo OSI?
 Los usuarios que participan en la comunicación utilizan
equipos que tienen “instaladas” las funciones de las 7 capas
del modelo OSI (o su equivalente)
 En el equipo que envía:
 El mensaje “baja” a través de las capas del modelo OSI.
 En el equipo que recibe:
 El mensaje “sube” a través de las capas del modelo OSI

14. Operación: 1ª aproximación
En la vida real, las 7 capas de funciones del modelo OSI están
normalmente construidas como una combinación de:
1. Sistema Operativo (Windows XP, Win2003, Mac/OS ó Unix)
2. Aplicaciones (navegador, cliente de correo, servidor web)
3. Protocolos de transporte y de red (TCP/IP, IPX/SPX, SNA)
4. Hardware y software que colocan la señal en el cable
conectado al computador (tarjeta de red y driver)
Al recibir
el mensaje
“sube”
Al enviar
el mensaje
“baja”
El mensaje “viaja” a
través de la red
Nodo A Nodo B

15. Operación: 2ª aproximación
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
Al enviar
el mensaje
“baja”
Al recibir
el mensaje
“sube”
RED
Nodo A Nodo B
Las capas del modelo OSI reciben un nombre de acuerdo a su
función.

16. Implementación de las capas OSI
 Las dos primeras capas (física y enlace) generalmente se
construyen con hardware y software
 El cable, el conector, la tarjeta de red y el driver de la tarjeta
pertenecen a los niveles 1 y 2
 Los otros cinco niveles se construyen generalmente con
software

17. Comunicación entre capas
Cada capa ofrece un
conjunto de funciones
para la capa superior
y utiliza funciones de
la capa inferior
Cada capa, en un
nodo, se comunica
con su igual en el otro
nodo
Capa A
Capa B
Capa A
Capa B
NODO 1 NODO 2

18. Servicios, Interfaces y Protocolos
El modelo OSI
distingue entre:
Servicios (funciones):
Qué hace la capa
Interfaces: Cómo las
capas vecinas pueden
solicitar/dar servicios
Protocolos: Reglas
para que capas
“pares” se
comuniquen
Capa A
Capa B
Capa A
Capa B
NODO 1 NODO 2

19. Otra forma de ver los protocolos y
las interfaces
 Otras personas incluyen la “interfaz” y el “protocolo” del
modelo OSI como parte del Protocolo.
 El protocolo provee un servicio de comunicaciones que
elementos (objetos) con un nivel más alto en el modelo de
capas (como los procesos de aplicaciones o protocolos de
más alto nivel) utilizan para intercambiar mensajes.
 En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentes
 Una interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo
computador que desean utilizar el servicio de comunicaciones del
protocolo. Esta interfaz define las operaciones que los objetos
locales pueden solicitar al protocolo (es la interfaz de OSI).
 Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el
significado de los mensajes intercambiados entre implementaciones
del mismo protocolo pero ejecutándose en diferentes nodos para
establecer el servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).

20. Otra forma de ver los protocolos y
las interfaces
Nodo 1
Protocol
Objeto de
alto nivel
Interfaz de
Servicio
Interfaz
Peer-to-peer
Nodo 2
Protocol
Objeto de
alto nivel

21. Más sobre protocolos
Excepto en la capa física, la comunicación
entre pares es indirecta.
 Cada protocolo se comunica con su “par” pasando
los mensajes a otro protocolo de una capa inferior.
Hay que recordar que la palabra protocolo se
usa en dos sentidos:
 Algunas veces hace referencia a la abstracción de
las interfaces (operaciones definidas por la interfaz
de servicio y la interfaz entre pares)
 Otras veces se refiere al módulo –programa- que
implementa en la realidad las dos interfaces.

22. Operación: 3ª aproximación
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
RED
Nodo A Nodo B
DATOS
DATOS
DATOS
DATOS
Header 4
Header 3
Header 2
Unidades de Información
Puede contener
encabezados de
las capas 5, 6 y 7
Mensaje
Paquete
Frame
bits

23. Encapsulación
 Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su
par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.
 El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel
superior envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.
 Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje,
agrega una información de control (header) que es utilizada
entre pares para comunicarse entre ellos.
 Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el
mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final
del mensaje y la llaman trailer.
 A los datos entregados por el protocolo de la capa superior,
dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.
 La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás
de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se
llama encapsulación.

24. Multiplexamiento y
demultiplexamiento
 En de cada una de las capas de un modelo de
comunicaciones se pueden alojar varios procolos.
 Por esto razón, dentro del header que agrega un protocolo al
construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe
incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio
de la capa superior le pertenece el “payload”.
 Este identificador es conocido como llave de multiplexación (demux
key)
 Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo
recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación
y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo
o aplicación correctos en la capa superior.
 En los headers, las llaves de multiplexación se implementan de
diferentes maneras: diferentes tamaños (un byte, dos bytes, cuatro
bytes) o algunos colocan sólo la identificación de la aplicación
destino, otros colocan la aplicación origen y la destino.

25. Operación: 4ª aproximación (1)
Enlace (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”
H4
H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.
H3
H4
H2 H4
H3 Teng T2 o una idea.
H3
H2 T2
H2 H4
H3 Teng T2 o una idea.
H3
H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Los datos se encapsulan y se registra
a qué protocolo de la capa superior
le pertenece la carga útil (payload)

26. Operación: 4ª aproximación (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”
H4
H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.
H3
H4
H2 H4
H3 Teng T2 o una idea.
H3
H2 T2
H2 H4
H3 Teng T2 o una idea.
H3
H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Enlace (2)
Red (3)
Transp. (4)
Sesión (5)
Para entregar el mensaje al protocolo
correcto, dentro de una capa, se usa
la llave de multiplexación.

27. Los 7 Niveles del modelo OSI
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicaciones de Red: transferencia de archivos
Formatos y representación de los datos
Establece, mantiene y cierra sesiones
Entrega confiable/no confiable de “mensajes”
Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto
Transfiere “frames”, chequea errores
Transmite datos binarios sobre un medio
Nivel OSI Función que ofrece
Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver
determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)

28. Nivel de Aplicación (Capa 7)
La capa de aplicación está cerca al usuario (no
ofrece servicios a otras capas del modelo OSI)
 Es el nivel más alto en la arquitectura OSI
 Define la interfaz entre el software de comunicaciones y
cualquier aplicación que necesite comunicarse a través de
la red.
 Las otras capas existen para prestar servicios a esta capa
 Las aplicaciones están compuestas por procesos.
 Un proceso de aplicación se manifiesta en la capa de
aplicaciones como la ejecución de un protocolo de
aplicación.

29. Nivel de Presentación (Capa 6)
 Define el formato de los datos que se intercambiarán
 Asegura que la información enviada por la capa de aplicación de
un nodo sea entendida por la capa de aplicación del otro nodo
 Si es necesario, transforma a un formato de representación
común
 Negocia la sintáxis de transferencia de datos para la capa de
aplicación (estructura de datos)
 Ejemplo: formato GIF, JPEG ó PNG para imágenes.

30. Nivel de Sesión (Capa 5)
Define cómo iniciar, coordinar y terminar las
conversaciones entre aplicaciones (llamadas
sesiones).
 Administra el intercambio de datos y sincroniza el diálogo
entre niveles de presentación (capa 6) de cada sistema
 Ofrece las herramientas para que la capa de aplicación, la
de presentación y la de sesión reporten sus problemas y
los recursos disponibles para la comunicación (control del
diálogo –sesión- entre aplicaciones)
 Lleva control de qué flujos forman parte de la misma
sesión y qué flujos deben terminar correctamente

31. Nivel de Transporte (Capa 4)
Proporciona un número amplio de servicios.
Asegura la entrega de los datos entre
procesos que han establecido una sesión y
que se ejecutan en diferentes nodos
Evita que las capas superiores se preocupen por
los detalles del transporte de los datos hasta el
proceso correcto
Hace multiplexamiento para las aplicaciones
 ¿cuál es la aplicación/servicio destino/origen?
Segmenta bloques grandes de datos antes de
transmitirlos (y los reensambla en le nodo destino)
Asegura la transmisión confiable de los mensajes
No deja que falten ni sobren partes de los mensajes
trasmitidos (si es necesario, hace retransmisión de
mensajes)
hace control de flujo y control de congestión

32. Nivel de Red (Capa 3)
Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al
nodo correcto, buscando el mejor camino (es
decir, permite el intercambio de paquetes).
 Evita que las capas superiores se preocupen por los
detalles de cómo los paquetes alcanzan el nodo destino
correcto
 En esta capa se define la dirección lógica de los nodos
 Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el
direccionamiento
 Enrutamiento: ¿cuál es el mejor camino para llegar a la red
destino?
 Direccionamiento: ¿cuál es el nodo destino?

33. Nivel de Enlace (Capa 2)
 Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos
nodos.
 Hace transmisión confiable (sin errores) de los datos sobre
un medio físico (un enlace)
 Define la dirección física de los nodos
 Construye los “frames”
 También debe involucrarse con el orden en que lleguen los
frames, notificación de errores físicos, reglas de uso del medio
físico y el control del flujo en el medio.
 Es diferente de acuerdo a la topología de red y al medio
utilizado.

34. Nivel Físico (Capa 1)
 Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales
para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar
conexiones físicas entre nodos
 Acepta un “chorro” de bits y los transporta a través de un medio
físico (un enlace)
 Nivel de voltaje, sincronización de cambios de voltaje, frecuencia
de transmisión, distancias de los cables, conectores físicos y
asuntos similares son especificados en esta capa.

35. Arquitectura OSI
Uno o más nodos
dentro de la Red
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
End system End system
Intermediate systems

36. Perspectivas del modelo OSI
 El modelo OSI permite trabajar con la complejidad de los
sistemas de comunicación de datos
 Las implementaciones de arquitecturas de red reales no
cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo OSI:
 TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet, AppleTalk, etc.

37. Perspectivas del modelo OSI
 Se intentó construir una implementación del modelo
OSI
 A finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso establecer
GOSIP (Government Open Systems Interconnect Profile)
como algo obligatorio. NO funcionó. Perdió vigencia en 1995
 ¿Qué sucederá con OSI?
 Los protocolos de la implementación OSI desarrollada son
demasiado complejos y tienen fallas
 Están implementados de manera muy regular
 Sin embargo, TCP/IP sigue mejorando continuamente
 El modelo OSI sigue siendo un modelo pedagógico.

38. ¿Qué es TCP/IP?
 El nombre “TCP/IP” se refiere a una suite de protocolos de
datos.
 Una colección de protocolos de datos que permite que los
computadores se comuniquen.
 El nombre viene de dos de los protocolos que lo conforman:
 Transmission Control Protocol (TCP)
 Internet Protocol (IP)
 Hay muchos otros protocolos en la suite

39. TCP/IP e Internet
 TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet
(Aunque se utilizan para Intranets y Extranets)
 Stanford University y Bold, Beranek and Newman (BBN)
presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para una red de
conmutación de paquetes (ARPANet).
 La arquitectura de TCP/IP ahora es definida por la Internet
Engineering Task Force (IETF)

40. ¿Por qué es popular TCP/IP?
 Los estándares de los protocolos son abiertos: interconecta
equipos de diferentes fabricantes sin problema.
 Independiente del medio de transmisión físico.
 Un esquema de direccionamiento amplio y común.
 Protocolos de alto nivel estandarizados (¡muchos servicios!)

41. “Estándares” de TCP/IP
 Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto los
estándares deben ser públicamente conocidos.
 La mayor parte de la información sobre los protocolos de
TCP/IP está publicada en unos documentos llamados
Request for Comments (RFC’s) - Hay otros dos tipos de
documentos: Military Standards (MIL STD), Internet
Engineering Notes (IEN) -.

42. Arquitectura de TCP/IP (cuatro
capas)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Transporte
Internet
Acceso de
Red
Aplicaciones y procesos que usan la red
Servicios de entrega de datos entre nodos
Define el datagrama y maneja el enrutamiento
Rutinas para acceder el medio físico
No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de los
protocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres
a cinco).

43. Pila de protocolos de Internet (cinco
capas)
 aplicación: soporta las aplicaciones de la red
 FTP, SMTP, HTTP
 transporte: transferencia de datos host to host
 TCP, UDP
 red: enrutamiento de datagramas desde la
fuente al destino
 IP, protocolos de enrutamiento
 enlace: transferencia de datos entre elementos
de red vecinos
 PPP, Ethernet
 física: bits “en el cable”
aplicación
transporte
red
enlace
física

44. Capas: comunicación lógica
Cada capa:
 distribuida
 Las “entidades”
implementan las
funciones de cada
capa en cada nodo
 las entidades
realizan acciones, e
intercambian
mensajes con sus
“iguales”
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
red
enlace
física

45. Capas: comunicación lógica
Transporte
 toma datos de la
aplicación
 agrega
direccionamiento,
agrega información
de chequeo de
confiabilidad para
formar el “datagrama”
 envía el datagrama al
otro nodo
 espera el acuse de
recibo (ack) del otro
nodo
 analogía: la oficina
postal
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
red
enlace
física
datos
datos
datos
transporte
transporte
ack

46. Capas: comunicación física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
red
enlace
física
datos
datos

47. Capa de Acceso de Red
Capa Internet
Capa de transporte
Capa de aplicación
Encapsulación de datos
Cada capa de la pila
TCP/IP adiciona
información de control
(un “header”) para
asegurar la entrega
correcta de los datos.
Cuando se recibe, la
información de control
se retira.
DATOS
Header
DATOS
Header
Header
Header DATOS
Header
Header
DATOS

48. Capas de los protoclos y los datos
Cada capa toma los datos de la capa superior
agrega información de control (header) y crea una
nueva unidad de datos
pasa esta nueva unidad a la capa inferior
aplicación
transporte
red
enlace
física
aplicación
transporte
red
enlace
física
origen destino
M
M
M
M
Ht
Ht
Hn
Ht
Hn
Hl
M
M
M
M
Ht
Ht
Hn
Ht
Hn
Hl
mensaje
segmento
datagrama
frame

49. Ubicación de los protocolos de TCP/IP en
el Modelo
de Referencia OSI (Open Systems
Interconnection)
Llegó
Modem
Solicitud
DNS Red del
Campus
Modem

50. Representación alternativa de la
Arquitectura de Internet
Diseño en forma de clepsidra (reloj de arena)
Aplicación vs. Protocolo de Aplicación (FTP,
HTTP)
…
FTP HTTP SNMP TFTP
TCP UDP
IP
RED1 RED2 REDn

51. Otras representaciones de la
arquitectura de Internet
Aplicación
Network
IP
TCP UDP
Topología de red
IP
TCP y UDP
Aplicaciones
binarias
NVTs
Aplicaciones
ASCII