ISO

Durante las últimas dos décadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y tamaño de las redes. Muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando implementaciones de hardware y software diferentes.

Como resultado, muchas de las redes eran incompatibles y se volvió muy difícil para las redes que utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre sí.

Para solucionar este problema, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) reconoció que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse y trabajar en conjunto (interoperabilidad) y por lo tanto, elaboraron el modelo de referencia OSI en 1984.

El modelo OSI abarca una serie de eventos importantes que se producen en la comunicación de sistemas.

Proporciona las normas básicas empíricas para una serie de procesos distintos de conexión en una red:

El modo en que los datos se traducen en un formato apropiado para la arquitectura de red que se esta utilizando

El modo en que los PC u otro dispositivo de red se comunican

El modo en que los datos se transmiten entre los distintos dispositivos la forma en que se resuelve la secuenciación y la comprobación de errores

El modo en que el direccionamiento lógico de los paquetes pasa a convertirse en el direccionamiento físico que proporciona la red

Porque el modelo de red se dividió en capas? En el modelo de referencia OSI, hay siete capas numeradas, cada una

de las cuales ilustra una función de red específica. Esta división de las funciones de networking se denomina división en capas. Si la red se divide en estas siete capas, se obtienen las siguientes ventajas:

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.

Normaliza los componentes de red para permitir el desarrollo y el soporte de los productos de diferentes fabricantes.

Permite a los distintos tipos de hardware y software de red comunicarse entre sí.

Impide que los cambios en una capa puedan afectar las demás capas, para que se puedan desarrollar con más rapidez.

Divide la comunicación de red en partes más pequeñas para simplificar el aprendizaje.

Las capas OSI

El problema de trasladar información entre computadores se divide en siete problemas más pequeños y de tratamiento más simple en el modelo de referencia OSI. Cada uno de los siete problemas más pequeños está representado por su propia capa en el modelo. Las siete capas del modelo de referencia OSI son:

Capa 7 Aplicación

La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario; suministra servicios de red a las aplicaciones del usuario.

Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI.

Algunos ejemplos de aplicaciones son los programas de hojas de cálculo, de procesamiento de texto y los de las terminales bancarias. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los potenciales socios de comunicación, sincroniza y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos

Función: hacer que la interfaz entre los usuarios finales y los programas de comunicación.

Capa 6 de presentación

La capa de presentación garantiza que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser leída por la capa de aplicación de otro. De ser necesario, la capa de presentación traduce entre varios formatos de datos utilizando un formato común.

Capa 6 de presentación (cont..)

Función: encriptación, compresión, formato y la presentación de formatos de datos (por ejemplo, JPEG, GIF, MPEG) para las aplicaciones.

Protocolos: SSL, TLS. Dispositivos: Gateways (protocolos de traducción

entre diferentes redes).

Capa 5 de sesión

Como su nombre lo implica, la capa de sesión establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando. La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación.

También sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos.

Además de regular la sesión, la capa de sesión ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación.

Función: iniciar, gestionar y terminar sesiones de la capa de presentación, por ejemplo, sesiones TCP.

 

Capa 4 de transporte La capa de transporte segmenta los datos originados en

el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor..

Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con asuntos de aplicaciones, las cuatro capas inferiores se encargan del transporte de datos.

Función: hacer frente a todas las cuestiones de transporte, entrega y recepción de datos de la red, con calidad de servicio.

Protocolos: TCP, UDP, SPX. Dispositivos: Routers. PDU: Ahora se llama un Segmento.

Capa 3 de Red La capa de red es una capa compleja que

proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas.

Esta capa tiene la dirección física MAC y la convierte en la dirección lógica (dirección IP).

Función: direccionamiento, enrutamiento y definir las mejores rutas posibles.

Protocolos: ICMP, IP, IPX, ARP, IPSEC. Dispositivos: Routers. PDU: paquetes.

Capa 2 de Enlace

La capa de enlace de datos proporciona tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico) , la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo

Función: enlace de datos de un host a otro, por lo que es a través de los protocolos definidos para cada medio específico por el cual se envían los datos.

Protocolos: PPP, Ethernet, FDDI, ATM, Token Ring. Dispositivos: Interruptores, Tarjeta de red,

interfaces. PDU: Frame.

Capa 1 Física La capa física define las especificaciones eléctricas,

mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales. Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares son definidos por las especificaciones de la capa física

Función: recibir los datos e iniciar el proceso (o lo contrario, introducir datos y completar el proceso).

Dispositivos: cables, conectores, concentradores, transceiver (traducción entre las señales ópticas y eléctricas - que se desplaza en cables diferentes).

PDU: bits.

Protocolo TCP/IP

Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estándar abierto de Internet desde el es el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP).

El modelo de referencia OSI y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz.

El modelo TCP/IP tiene importancia histórica, al igual que las normas que permitieron el desarrollo de la industria telefónica, de energía eléctrica, el ferrocarril, la televisión y las industrias de vídeos.

El modelo TCP/IP tiene cuatro capas: la capa de aplicación,

la capa de transporte,

la capa de Internet

la capa de acceso de red.

Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismo nombre que las capas del modelo OSI. No confunda las capas de los dos modelos, porque la capa de aplicación tiene diferentes funciones en cada modelo.

Capa de aplicación

Los diseñadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberían incluir los detalles de las capas de sesión y presentación. Simplemente crearon una capa de aplicación que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. 

El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y garantiza que estos datos estén correctamente empaquetados para la siguiente capa

Capa de transporte

La capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores.

Uno de sus protocolos, el protocolo para el control de la transmisión (TCP), ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo.

TCP es un protocolo orientado a la conexión. Mantiene un diálogo entre el origen y el destino mientras empaqueta la información de

Significa que los segmentos de Capa 4 viajan de un lado a otro entre dos hosts para comprobar que la conexión exista lógicamente para un determinado período. Esto se conoce como conmutación de paquetes

Capa de InternetEl propósito de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red en la internetwork y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que recorrieron para llegar hasta allí.

El protocolo específico que rige esta capa se denomina Protocolo Internet (IP). 

En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes

Capa de acceso de redTambién se denomina capa de host a red. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otro enlace físico. Esta capa incluye los detalles de tecnología LAN y WAN y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.

Protocolos miembros de la pila TCP/IPProtocolo Función

FTP El File Transfer Protocol o Protocolo de Transferencia de Archivos proporcionauna interfaz y servicios para la transferencia de archivos en la red.

SMTP El Simple Mail Transport Protocol o Protocolo Simple de Transferencia de Correoproporciona servicios de correo electrónico en las redes Internet e IP.

TCP El Transport Control Protocol o Protocolo de Control de Transporte es un protocolode transporte orientado a la conexión. TCP gestiona la conexión entre lascomputadoras emisora y receptora de forma parecida al desarrollo de las llamadastelefónicas.

Protocolos miembros de la pila TCP/IPProtocolo Función

UDP El User Datagram Protocol o Protocolo de Datagrama de Usuario es un protocolode transporte sin conexión que proporciona servicios en colaboración con TCP.

IP El Internet Protocol o Protocolo Internet es la base para todo el direccionamientoque se produce en las redes TCP/IP y proporciona un protocolo orientado a la capade red sin conexión. Funciona de forma semejante a una carta con remite echadaal buzón y después entregada a su destinatario

ARP El Address Resolution Protocol o Protocolo de Resolución de Direcciones hacecorresponder las direcciones IP con las direcciones MAC de hardware. ARP seexplica en más detalle en el Capítulo 10.

TCP/IP es un amplio conjunto de protocolos que utiliza una serie de protocolos miembro en varias de las capas del modelo OSI.

Gráfico de protocolo. Este gráfico ilustra algunos de los protocolos comunes especificados por el modelo de referencia TCP/IP. En la capa de aplicación, aparecen distintas tareas de red que probablemente usted no reconozca, pero como usuario de la Internet, probablemente use todos los días. Todas ellas se estudiarán durante el transcurso del currículum. Estas aplicaciones incluyen las siguientes:

FTP: File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivos)

HTTP: Hypertext Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de hipertexto)

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de correo simple)

DNS: Domain Name System (Sistema de nombres de dominio)

TFTP: Trivial File Transfer Protocol (Protocolo de transferencia de archivo trivial)

Encapsulamiento

Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa del modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa igual en el lugar destino.

Esta forma de comunicación se conoce como comunicaciones de par-a-par.  Durante este proceso, cada protocolo de capa intercambia información, que se conoce como  unidades de datos de protocolo (PDU), entre capas iguales

Los paquetes de datos de una red parten de un origen y se envían a un destino. Cada capa depende de la función de servicio de la capa OSI que se encuentra debajo de ella. Para brindar este servicio, la capa inferior utiliza el encapsulamiento para colocar la PDU de la capa superior en su campo de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e información final que la capa necesite para ejecutar su función

Hay dos tipos principales de servicios:

Servicios orientados a la conexión: En ellos la conexión es como un tubo a través del cual se envía la información de forma continuada, por lo que los mensajes llegan en el orden que fueron enviados y sin errores.

Servicios sin conexión : En los que cada mensaje lleva la dirección completa de su destino, la información no se envía de forma continuada y el ruteo de cada mensaje es independiente. El servicio no es entonces confiable, pues la capa de red ni garantiza el orden de los paquetes ni controla su flujo, y los paquetes deben llevar sus direcciones completas de destino

Otra clasificación posible de los servicios en la que distingue entre confiables y no confiables:

Servicios confiables: son aquellos en los que la transmisión de datos está controlada en cada momento, pudiéndose determinar el correcto envío y recepción de todos los datos transmitidos. Para ello la máquina receptora envía mensajes de acuse de recibo de las tramas recibidas a la máquina emisora.

Servicios no confiables : en estos no existe un control de los datos transmitidos, por lo que no se puede garantizar que se hayan recibido todos los datos. Una forma de contrarrestar esta debilidad es la implementación de un sistema de acuse de recibo de las unidades de datos

Cada capa depende de la función de servicio de la capa OSI que se encuentra debajo de ella. Para brindar este servicio, la capa inferior utiliza el encapsulamiento para colocar la PDU de la capa superior en su campo de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e información final que la capa necesite para ejecutar su función.

De esta forma, a medida que los datos se desplazan hacia abajo a través de las capas del modelo OSI, se agregan encabezados e información final adicionales.

La capa de red presta un servicio a la capa de transporte, trasladando esos datos a través de la red. Para ello encapsula los datos y les agrega un encabezado específico (direcciones lógicas origen y destino), con lo que crea un paquete

La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red. Encapsula la información de la capa de red (paquetes) en una trama (la PDU de la Capa 2), cuyo encabezado contiene la información necesaria (direcciones físicas) para completar las funciones de enlace de datos.

La capa física también suministra un servicio a la capa de enlace de datos, codificando los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos y ceros (trenes de bits) para su transmisión a través del medio (generalmente un cable).

El encapsulamiento consta de los cinco pasos siguientes: Crear los datos (capa de presentación). Cuando

un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la red.

Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo (capa transporte). Se dividen los datos en unidades de un tamaño que se pueda administrar (los segmentos), y se les asignan números de secuencia para asegurarse de que los hosts receptores vuelvan a unir los datos en el orden correcto. Luego los empaqueta para ser transportados por la red. Al utilizar segmentos, la función de transporte asegura que los hosts del mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma confiable.

Agregar la dirección de red al encabezado (capa de red). El siguiente proceso se produce en la capa de red, que encapsula el segmento creando un paquete o datagrama, agregándole las direcciones lógicas de red de la máquina origen y de la máquina destino. Estas direcciones ayudan a los enrutadores a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada.

Agregar la dirección local al encabezado de enlace de datos (capa enlace de datos). En la capa de enlace de datos continúa el encapsulamiento del paquete, con la creación de una trama. Le agrega a la trama las direcciones MAC ( número de la tarjeta de red, único para cada tarjeta) origen y destino. Luego, la capa de enlace de datos transmite los bits binarios de la trama a través de los medios de la capa física. Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo.

Transmitir el tren de bits creado . (Capa física). Por último, el tren de bits originado se transmite a la red a través de los medios físicos (cableado, ondas, etc.). Una función de temporización permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio, que puede variar a lo largo de la ruta utilizada.

PPDU: Unidad de datos en la capa de presentación. SPDU: Unidad de datos en la capa de sesión. TPDU:(segmento) Unidad de datos en la capa de transporte. Paquete: Unidad de datos en el nivel de red. Trama: Unidad de datos en la capa de enlace. Bits: Unidad de datos en la capa física