El documento describe el modelo OSI de capas y cómo permite descomponer un problema complejo de comunicaciones en redes en partes más manejables. Explica que cada capa ofrece un nivel más abstracto de servicios y cómo los datos viajan a través de las capas del modelo durante el proceso de comunicación entre dos nodos, siendo encapsulados en cada nivel. También define brevemente las funciones de algunas capas como la física, enlace, red, transporte, sesión y aplicación.

1. MODELO OSI EDISON MOYOLEMA Y MAURO CHANGO MODELO OSI Y TCP/IP 2-

2. MODELO DE CAPAS Y LOS PROTOCOLOS Cuando un sistema se vuelve complejo, el diseñador del sistema introduce otro nivel de abstracción. La idea de una abstracción es definir un modelo unificador que capture los aspectos importantes del sistema y oculte los detalles de cómo fue implementado. El reto es identificar las abstracciones que simultáneamente sean útiles en un amplio número de situaciones y, a la vez, puedan ser implementadas eficientemente. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

3. 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) MODELO OSI Y TCP/IP 2-

4. PROCESO DE UN VIAJE AÉREO COMO UNA SERIE DE PASOS MODELO OSI Y TCP/IP 2- tiquete (compra) equipaje (entrega) embarque despegue Vuelo tiquete (recobro) equipaje (recogida) desembarque aterrizaje Vuelo Ruta de vuelo

5. PROCESO DE UN VIAJE AÉREO EN CAPAS DE SERVICIOS MODELO OSI Y TCP/IP 2- Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje] Traslado de equipaje: entrega-recogida 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

6. IMPLEMENTACIÓN DISTRIBUIDA DE LA FUNCIONALIDAD DE LAS CAPAS MODELO OSI Y TCP/IP 2- tiquete (compra) equipaje (entrega) embarque despegue Vuelo tiquete (recobro) equipaje (recogida) desembarque aterrizaje Vuelo Salida Aeropuerto Llegada Aeropuerto tráfico aéreo intermedio ruta de vuelo ruta de vuelo ruta de vuelo

7. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

8. ARQUITECTURA OSI ¿Qué es OSI? Una sigla: O pen S ystems I nterconnection Conceptualmente: arquitectura general requerida para establecer comunicación entre computadoras OSI puede verse de dos formas: como un estándar como un modelo de referencia MODELO OSI Y TCP/IP 2-

9. 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” MODELO OSI Y TCP/IP 2-

10. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

11. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

12. 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 ). MODELO OSI Y TCP/IP 2-

13. ¿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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

14. ¿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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

15. OPERACIÓN: 1ª APROXIMACIÓN MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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

16. OPERACIÓN: 2ª APROXIMACIÓN MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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.

17. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

18. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2- Capa A Capa B Capa A Capa B NODO 1 NODO 2

19. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2- Capa A Capa B Capa A Capa B NODO 1 NODO 2

20. 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). MODELO OSI Y TCP/IP 2-

21. OTRA FORMA DE VER LOS PROTOCOLOS Y LAS INTERFACES MODELO OSI Y TCP/IP 2- Nodo 1 Protocol Objeto de alto nivel Interfaz de Servicio Interfaz Peer-to-peer Nodo 2 Protocol Objeto de alto nivel

22. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

23. OPERACIÓN: 3ª APROXIMACIÓN MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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

24. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

25. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

26. OPERACIÓN: 4ª APROXIMACIÓN (1) MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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 )

27. OPERACIÓN: 4ª APROXIMACIÓN (2) MODELO OSI Y TCP/IP 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.

28. LOS 7 NIVELES DEL MODELO OSI MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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” )

29. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

30. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

31. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

32. 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 MODELO OSI Y TCP/IP 2-

33. 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? MODELO OSI Y TCP/IP 2-

34. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

35. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

36. ARQUITECTURA OSI MODELO OSI Y TCP/IP 2- 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

37. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-

38. 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. MODELO OSI Y TCP/IP 2-