Modelo Osi

MODELO DE REFERENCIA OSI

El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) fue el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la estandarización lanzado en 1984.


Fue un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.


Siguiendo el esquema del modelo OSI se crearon numerosos protocolos, por ejemplo X.25, que durante muchos años ocuparon el centro de la escena de las comunicaciones informáticas.


El advenimiento de protocolos más flexibles donde las capas no están tan demarcadas y la correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un segundo plano.

Este protocolo muestra la estructura de una "pila" de protocolos de comunicaciones.

MODELO DE REFERENCIA OSI Nivel de Aplicación

Servicios de red a aplicaciones

Nivel de Presentación Servicios de red a aplicaciones

Nivel de Sesión Comunicación entre dispositivos e la red

Nivel de Transporte Conexión entre extremos y fiabilidad

Nivel de Red Direccionamiento de ruta IP (lógico)

Nivel de enlace de datos Direccionamiento físico (MAC y LLC)

Nivel físico Señal y transmisión binaria

DIRECCIONAMIENTO FISICO–MAC–

Capa MAC (siglas en inglés de Media Access Control) o Control de Acceso al medio es un identificador de 48 bits, en 6 bloques hexadecimales, que corresponde de forma única a una ethernet de red.

Se conoce también como la dirección física para identificar dispositivos de red.

MAC

Es individual, cada dispositivo tiene su propia dirección MAC determinada y configurada por el IEEE (los últimos 24 bits) y el fabricante (los primeros 24 bits) utilizando el OUI Organizationally Unique Identifier (Identificador Único Organizacional). La mayoría de los protocolos que trabajan en la CAPA 2 del modelo OSI usan una de las tres numeraciones manejadas por el IEEE:

MAC

MAC-48, EUI-48, y EUI-64 las cuales han sido diseñadas para ser identificadores globalmente únicos.

No todos los protocolos de comunicación usan direcciones MAC, y no todos los protocolos requieren identificadores globalmente únicos.

MAC

Las direcciones MAC son únicas a nivel mundial, puesto que son escritas directamente, en forma binaria, en el hardware en su momento de fabricación. Debido a esto, las direcciones MAC son a veces llamadas "Direcciones Quemadas Dentro" (BIA, por las siglas de Burned-in Address).

MAC

Si nos fijamos en la definición como cada bloque hexadecimal son 8 dígitos binarios (bits), tendríamos:

6*8=48 bits únicos.

CONTROL DE ENLACE LOGICO – LLC –

Control de enlace lógico LLC ("Logical Link Control") define la forma en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando servicio a las capas superiores.

Es la más alta de las dos subcapas de enlace de datos definidas por el IEEE


Responsable del control de enlace lógico. La subcapa LLC maneja el control de errores, control del flujo, entramado y direccionamiento de la subcapa MAC.

La subcapa LLC se contemplan dos aspectos bien diferenciados:


Los protocolos LLC: Para la comunicación entre entidades de la propia subcapa LLC, definen los procedimientos para el intercambio de tramas de información y de control entre cualquier par de puntos de acceso al servicio del nivel de enlace LSAP.


Las interfaces: con la subcapa inferior MAC y con la capa superior (de Red).

Interfaz LLC – MAC: Especifica los servicios que la subcapa de LLC requiere de la subcapa MAC, independientemente de la topología de la subred y del tipo de acceso al medio.


Interfaz LLC – Capa de Red modelo OSI: Especifica los servicios que la Capa de Red modelo OSI obtiene de la Capa de Enlace, independiente de su configuración.

CAPA FISICA – OSI –

Capa Física: Se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico:

Medios guiados: cable coaxial, par trenzado, fibra óptica entre otros tipos de conexión cableada.


Medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas.

A las características del medio:

Tipo de cable o calidad del mismo, tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena, etc.)


Como a la forma en la que se transmite la información: codificación de señal, niveles de tensión / intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.

CAPA FISICA – OSI – Se encarga de transformar una trama de datos

proveniente del nivel de enlace en una señal adecuada al medio físico utilizado en la transmisión.

Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión por cable) o electromagnéticos (transmisión sin cables).

CAPA FISICA – OSI – Estos últimos, dependiendo de la frecuencia /

longitud de onda de la señal pueden ser ópticos, de micro-ondas o de radio.

Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso; se encarga de transformar la señal transmitida en tramas de datos binarios que serán entregados al nivel de enlace.

CAPA FISICA – OSI – Principales Funciones:

Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados (o no, como en RS232/EIA232), coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.

Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.


Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).

Transmitir el flujo de bits a través del medio.

Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas


Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.

Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta).

CAPA FISICA – OSI – Codificación de la señal:

El nivel físico recibe una trama binaria que debe convertir a una señal eléctrica, electromagnética u otra dependiendo del medio, de tal forma que a pesar de la degradación que pueda sufrir en el medio de transmisión vuelva a ser interpretable correctamente en el receptor.

CAPA FISICA – OSI – En el caso más sencillo el medio es directamente

digital, como en el caso de las fibras ópticas, dado que por ellas se transmiten pulsos de luz.

Cuando el medio no es digital hay que codificar la señal, en los casos más sencillos la codificación puede ser por pulsos de tensión.

CAPA FISICA – OSI – PCM o Pulse Code Modulation: por ejemplo 5 V

para los "unos" y 0 V para los "ceros", es lo que se llama codificación unipolar RZ.

Otros medios se codifican mediante presencia o ausencia de corriente. En general estas codificaciones son muy simples y no usan bien la capacidad de medio.

CAPA FISICA – OSI – Cuando se quiere sacar más partido al medio se

usan técnicas de modulación más complejas, y suelen ser muy dependientes de las características del medio concreto.

En los casos más complejos, como suelen ser las comunicaciones inalámbricas, se pueden dar modulaciones muy sofisticadas.


Este es el caso de los estándares Wi-Fi en el que se utiliza codificación OFDM.


OFDM: La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, en inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), es una multiplexación que consiste en enviar un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta información, la cual es modulada en QAM o en PSK.


OFDM: Debido al problema técnico que tiene la generación y la detección en tiempo continuo de los cientos, o incluso miles, de portadoras equiespaciadas que forma OFDM, los procesos de multiplexación y demultiplexación se realizan en tiempo discreto mediante la IDFT y la DFT respectivamente.


QAM: (Quadrature Amplitde Modulation): técnica de modulación digital avanzada que transporta datos, mediante la modulación de la señal portadora de información tanto en amplitud como en fase

CAPA FISICA – OSI – PSK Modulación por desplazamiento de fase o PSK

(Phase Shift Keying): Modulación angular que hace variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos. Se diferencia con la modulación de fase convencional convencional (PM) debido a que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.


Topología y medios compartidos

Indirectamente, el tipo de conexión que se haga en la capa física puede influir en el diseño de la capa de Enlace. Atendiendo al número de equipos que comparten un medio hay dos posibilidades:


Conexiones punto a punto: que se establecen entre dos equipos y que no admiten ser compartidas por terceros.

Conexiones multipunto: en la que más de dos equipos pueden usar el medio.


Así por ejemplo la fibra óptica no permite fácilmente conexiones multipunto y por el contrario las conexiones inalámbricas son inherentemente multipunto. Hay topologías por ejemplo la topología de anillo, que permiten conectar muchas máquinas a partir de una serie de conexiones punto a punto (Directa entre dos maquinas).


Equipos adicionales:

A la hora de diseñar una red hay equipos adicionales que pueden funcionar a nivel físico, se trata de los repetidores, en esencia se trata de equipos que amplifican la señal, pudiendo también regenerarla.

CAPA FISICA – OSI – Equipos adicionales:

En las redes Ethernet con la opción de cableado de par trenzado (la más común) se emplean unos equipos de interconexión llamados concentradores (repetidores en las redes 10Base-2), conocidos como (hubs) que convierten una topología física estrella en un bus lógico y que actúan exclusivamente a nivel físico, a diferencia de los conmutadores (switches) que actúan a nivel de enlace.

CAPA DE ENLACE – OSI –

Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas.

CAPA DE ENLACE – OSI – También puede incluir algún mecanismo de

regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor.

La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo.

CAPA DE ENLACE – OSI – Se hace un direccionamiento de los datos en la

red ya sea en la distribución adecuada desde un emisor a un receptor, la notificación de errores, de la topología de la red de cualquier tipo.

La tarjeta NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red) se encarga de que haya conexión.

CAPA DE ENLACE – OSI –

Posee una direccion MAC (control de acceso al medio) y la LLC (control de enlace lógico).

Los Switches realizan su función en esta capa siempre y cuando este encendido el nodo.

CAPA DE RED – OSI –

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aun cuando ambos no estén conectados directamente.

Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan encaminadores (routers) o enrutadores.

CAPA DE RED – OSI –

Adicionalmente la capa de red lleva un control de congestión de red, que se produce cuando la saturación de un nodo hace caer la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande).

La PDU (UDP, Unidad de Datos del Protocolo) de la capa 3 es el paquete.

CAPA DE RED – OSI – Los routers trabajan en esta capa, aunque

pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

FRAGMENTACION DE DATOS

Encapsulamiento Segmentación Control de conexión Entrega en Orden Control de flujo Control de errores Direccionamiento Multiplexación Servicios de Transmisión

FUNCIONES – OSI –

Debe añadir a los datos información de control: Dirección Código para la detección de errores Control de protocolo

ENCAPSULAMIENTO

Datos de la aplicación

Cabecera de transporte Datos de

protocolo de transporte

Cabecera de red Cabecera de red

Datos de protocolo de

red (paquetes)

Cabecera de transporte

Secuencia de bloques de tamaño limitado Los datos agrupados en mensajes pueden ser

demasiado grandes Pude que los paquetes de red sean más pequeños La segmentación consiste en partir los datos en

bloques más pequeños (fragmentación en TCP/IP) En una red ATM, el tamaño de los bloques está

limitado a 53 octetos Ethernet tienen un tamaño de 1,526 octetos

Tareas de comprobación y reinicio / recuperación

SEGMENTACION (FRAGMENTACION)

VENTAJAS: Mecanismos más eficientes para el control Acceso a las facilidades de transmisión más equitativo Retardos inferiores Tamaños menores de memoria temporal DESVENTAJAS: Información suplementaria Más interrupciones Más tiempo necesario para procesar

SEGMENTACION (FRAGMENTACION)

UNIDADES DE DATOS OSI

UNIDADES DE DATOS – OSI –

El intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente le agrega información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino analiza y remueve la información de control de los datos como sigue:


Si un ordenador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.


N-PDU (Unidad de datos de protocolo)

Es la información intercambiada entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexión (N-1).


Esta compuesta por:

N-SDU (Unidad de datos del servicio)

Son los datos que necesitan las entidades (N) para realizar funciones del servicio pedido por la entidad (N+1).


N-PCI (Información de control del protocolo)

Información intercambiada entre entidades (N) utilizando una conexión (N-1) para coordinar su operación conjunta.


N-IDU (Unidad de datos de interface)

Es la información transferida entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas.

Esta compuesta por:


N-ICI (Información de control de interface)

Información intercambiada entre una entidad (N+1) y una entidad (N) para coordinar su operación conjunta.


Datos de Interface-(N)

Información transferida entre una entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.


Unidad de datos de interfase

Información de control de interfase

Unidad de datos de servicio

Información de control de protocolo

Unidad de datos de protocolo

Servicio y protocolo

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sap.PNG

TRANSMISION DE DATOS OSI

TRANSMISION DE DATOS – OSI –

Mensaje de correo electrónico

Correo Datos

Datos Datos Datos

Datos Encabezado Red

Encabezado Trama

Encabezado Red

Datos

000101010010100010100100101010100

Datos

Segmento

Paquete

Trama

Bits


Transferencia de información en el modelo OSI.

La capa de aplicación recibe el mensaje del usuario y le añade una cabecera constituyendo así la PDU de la capa de aplicación. La PDU se transfiere a la capa de aplicación del nodo destino, este elimina la cabecera y entrega el mensaje al usuario.


Para ello ha sido necesario todo este proceso:

1. Ahora hay que entregar la PDU a la capa de presentación para ello hay que añadirla la correspondiente cabecera ICI (Inf. Control Interfase) y transformarla así en una IDU (Unid. Datos de interfase), la cual se transmite a dicha capa.


2. La capa de presentación recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la información, es decir, la SDU, a esta le añade su propia cabecera (PCI) constituyendo así la PDU de la capa de presentación.


3. Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesión mediante el mismo proceso, repitiéndose así para todas las capas.

4. Al llegar al nivel físico se envían los datos que son recibidos por la capa física del receptor.


5. Cada capa del receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente había añadido su capa homóloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior.

6. Finalmente llegará a la capa de aplicación la cual entregará el mensaje al usuario.

FORMATO DE LOS DATOS OSI

FORMATO DE LOS DATOS – OSI –

Estos datos reciben una serie de nombres y formatos específicos en función de la capa en la que se encuentren, debido a como se describió anteriormente la adhesión de una serie de encabezados e información final. Los formatos de información son los que muestra el gráfico:


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:PDUs.PNG


APDU : Unidad de datos en la capa de aplicación (Capa 7).

PPDU : Unidad de datos en la capa de presentación (Capa 6).

SPDU : Unidad de datos en la capa de sesión (Capa 5).

TPDU : (Segmento) Unidad de datos en la capa de transporte (Capa 4).

Paquete o Datagrama : Unidad de datos en el nivel de red (Capa 3).

Trama: Unidad de datos en la capa de enlace (Capa 2).

Bits: Unidad de datos en la capa física (Capa 1).

OPERACION SOBRE LOS DATOS OSI

OPERACIÓN SOBRE LOS DATOS – OSI –

En determinadas situaciones es necesario realizar una serie de operaciones sobre las PDU para facilitar su transporte, debido a que son demasiado grandes o bien porque son demasiado pequeñas y estaríamos desaprovechando la capacidad del enlace.

SEGMENTACIÓN Y REENSAMBLAJE

Hace corresponder a una (N)-SDU sobre varias (N-1)-PDU.

El re ensamblaje hace corresponder a varias (N-1)-PDUs en una (N)-SDU.


BLOQUEO Y DESBLOQUEO

El bloqueo hace corresponder varias (N)-SDUs en una (N-1)-PDU.

El desbloqueo identifica varias (N)-SDUs que están contenidas en una (N-1)-PDU.


CONCATENACIÓN Y SEPARACIÓN

La concatenación es una función-(N) que realiza el nivel-(N) y que hace corresponder varias (N)-PDUs en una sola (N-1)-SDU.

La separación identifica varias (N)-PDUs que están contenidas en una sola (N-1)-SDU.


CONTROL DE LA CONEXIÓN

Establecimiento de la conexión

Transferencia de datos

Cierre de la Conexión

Pueden darse fases de interrupción y fases de recuperación de la conexión

La numeración secuencial se usa para: La entrega en orden

El control de flujo

El control de errores

CONTROL DE LA CONEXION

FASES DE TRANSFERENCIA DE DATOS ORIENTADA A LA CONEXION

LA ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS TCP/IP

ARQUITECTURA DEL TCP/IP

Es el resultado de la investigación y desarrollo de ARPA NET y consiste en una extensa colección de protocolos que se han especificado como estándares de Internet por su parte IAB (Internet Architecture Board).

PROTOCOLOS TCP/IP

No solo es un protocolo, sino es un conjunto de protocolos. Toma su nombre de los dos mas conocidos TCP – Transmission Control Protocol – (Protocolo de Control de transmisión) e IP – Internet Protocol – Esta familia de protocolos es la base de la red Internet.

PROTOCOLOS TCP/IP

TCP / IP es un protocolo de red independiente del nivel físico y que soporta múltiples sesiones entre múltiples PCs TCP/IP esta construido en capas, lo que permite adaptarlo a nuevas tecnologías y requerimientos sin necesidad de modificar el conjunto TCP/IP soporta sesiones confirmadas, asegurando que los datos lleguen a su destino, en el mismo orden que fueron enviados.

PROTOCOLO TCP/IP

PROTOCOLO TCP/IP

PROTOCOLO TCP/IP

PROTOCOLO TCP/IP

CAPAS DE TCP/IP

Posee cinco capas relativamente independientes entre si:

Física De acceso a la red Internet Extremo a extremo o de transporte Aplicación

CAPAS DE TCP/IP

Capa de Aplicación: Comunicación entre procesos o aplicaciones de computadoras separadas

Capa de transporte de extremo a extremo (TCP/UDP): Transferencia de datos de extremo a extremo Mecanismos de seguridad (TCP) Oculta los detalles de la red o redes

subyacentes.

CAPAS DE TCP/IP

Capa de Internet (IP): Encaminamiento de los datos.

Capa de acceso a red: Interfase lógica entre un sistema final y una subred.

Capa física: Medio de transmisión Tasa de señalización y codificación.

UNIDAD DE DATOS EN TCP/IP Secuencia de bytes de aplicación

Datos del usuario

Cabecera TCP

Segmento TCP

Cabecera IP

Datagrama IP

Cabecera de RED

Paquete del nivel de Red

ALGUNOS PROTOCOLOS EN TCP/IP

SEGMENTACION Y REENSAMBLE

Se tiene una transmisión de 7894 octetos, los cuales se transmitirán en una red Ethernet. Encontrar el número de segmentos en que se dividirá la trnsmisión.

N seg = Max entero(7894/1526) = 6

SEGMENTACION Y REENSAMBLE

Se debe transmitir: 17345 octetos de una transmisión A, 8645 de una transmisión B y 12476 de una transmisión C, por una red Ethernet. Encontrar el número de segmentos en que se dividirá la transmisión.

N seg =

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