Modelo OSI

OSI se refiere a Open Systems Interconnection (Interconexión de Sistemas Abierta) y es un estándar de interconexión de redes y sistemas, desarrollado por el estándar ISO.

El modelo OSI no es un modelo de red real, sino que es un “modelo de visualización” o más concretametne un modelo de planificación que permite modelar otros protocolos y sistemas en base a un esquema estandarizado y bien delineado.

El estándar OSI se compone de siete (7) capas que describen requisitos y funcionalidades progresando desde la capa más cercana a la implementación de hardware (la capa física) hasta la capa más cercana a la presentación de software (la capa de aplicacion).

Una capa ficticia, la “capa-8”, representa al usuario que accede a las aplicaciones y hace uso, finalmente, de la información, y es muy recurrente la referencia a esta capa ficticia en informática¹⁾.

Distintos protocolos apoyados en el Modelo OSI. Imagen: © Novell

La imagen superior muestra del lado izquierdo las capas del Modelo OSI, y del lado derecho distintos protocolos y sistemas que se apoyan en el modelo dependiendo del estándar utilizado.

Esta capa describe el nivel más cercano a la implementación física y corresponde a las herramientas y conductos utilizados para la transferencia de la información. Describe esencialmente el medio en términos de conectividad, capacidad material y transmisión de señales o corrientes de bits.

Ejemplos de elementos que pueden incorporarse en un modelo de red, formando la Capa I del Modelo OSI:

• Cable de Par Trenzado
• Cable Telefónico
• Alcantarillado
• Fibra Óptica
• Ondas de Radio
• Conectores USB
• {!GSM:Global System for Mobile Communications}}
• Infrarrojos
• Palomas Mensajeras

Variables de Análisis de la Capa I del Modelo OSI:

• el bitrate o tasa de transmisión de bits: por ejemplo, 320 Kib/s para indicar que se transmiten 320 paquetes de 1024 bits por segundo.
• el carrier o portador de la señal.
• la modulación en el caso de ondas por cable telefónico u ondas de radio.

El hardware asociado a la capa 1 del Modelo OSI está compuesto por aquellos aparatos cuya función es transformar la señal de digital a análogo, y viceversa, para permitir el paso desde el sistema computacional a un sistema de transporte en base a propiedades físicas como luz, corriente, etc…

Ejemplos:

• Cableado de Red
• Adaptador de Red, o más estrictamente: la placa del adaptador
• Puerto Infrarrojo
• Transductores intermedios
• Línea telefónica
• Espacio radiofónico
• Humo (para señales de humo)
• Tubos de mensajes amarrados a las patas de las palomas mensajeras

Protocolos de importancia que se asientan en la capa 1 del Modelo OSI:

• 802.11 — Ethernet, Wireles Ethernet, etc…
• IBM Token Ring
• Bluetooth (también las capas 2, 3 y 4)

Esta capa describe el nivel que opera sobre la conexión entre dos nodos de una red, asegurándose que la información fluya²⁾ y llegue a su destino, en lo posible sin errores. Describe esencialmente la conexión en términos de efectividad, flujo y recuperación de errores de corrientes de bits.

Ejemplos de elementos que pueden incorporarse en un modelo de red, formando la Capa 2 del Modelo OSI:

• Conexiones punto-a-punto.
• Gestión del identificador {!MAC:Machine Address Code}}
• {!QoS:Quality of Service, “Calidad de Servicio”}}

Variables de Análisis de la Capa I del Modelo OSI:

• las máscaras de protección (datos agregados al flujo de bits para normalizar su forma y así facilitar su corrección): bit de parada, paridad, repetidor, etc.
• los protocolos de Corrección Fuerte (por hardware) y suave (por software).

El hardware asociado a la capa 2 del Modelo OSI está compuesto por chips integrados en los dispositivos de la capa 1, y que por medio de un driver realizan ciertas funciones de corrección de datos.

• Tarjetas de red, o más específicamente:
  • el chip de control de la tarjeta de red
  • el conjunto de instrucciones del driver asociado
• Hubs
• Switch

• Protocolo de Punto-a-Punto
• Sistemas ALOHA
• Protocolos X (X.21/LAPB, X.25/LAPB, etc…)
• Return Handshake
• ATM – Modo de Transferencia Asíncrona

Esta capa describe el nivel en el cual dos redes “lógicamente separadas”, es decir, que no tienen nodos en común ni conocimiento de una de la otra, pueden intercambiar información en la forma de flujos de bits ajustados por herramientas de la capa 2. En otras palabras, es el nivel que se encarga de la transmisión de un dato por la red en términos de fuente→destino (pleamente identificados), mientras que la capa 2 se encarga de la transmisión nodo→nodo. La capa 3 describe la conexionalidad entre fuentes y destinos de mensajes en una o varias redes.

La diferencia de aplicación fundamental entre las capas 2 y 3 del Modelo OSI es que la Capa 3 tiene responsabilidades mucho más específicas:

1. Referenciación de Equipos: a cada equipo conectado debe ser asignado un identificador único, y los sistemas a nivel de Capa 3 deben ser capaces no sólo de otorgar y comprobar estos identificadores, sino de sincronizar y chequear identificadores entre redes distintas. En el Protocolo IP, esto se hace por medio de los identificadores de IP y máscara.
2. Reenvío de Mensajes: los sistemas a nivel de Capa 3 deben ser capaces de redirigir un mensaje destinado a un host o máquina ubicado fuera de su red lógica, hacia otro sistema que pueda hacerse cargo responsablemente del envío de ese mensaje. En el protocolo IP, esto se logra por medio de los gateway o puerta de enlace.
3. Asistencia de Conexión: un sistema en nivel de Capa 3 debe ser capaz de entregar un mensaje a su destinatario, sin necesidad que el destinatario deba ejecutar alguna operación para requerir o recibir el mensaje. Esto se puede ver análogamente al cartero: el cartero nos entrega la carta sin necesidad que nosotros debamos hacer algo. El protocolo IP por diseño opera de esta manera.

Ejemplos de elementos que pueden incorporarse en un modelo de red, formando la Capa 3 del Modelo OSI:

El hardware asociado a la capa 3 del Modelo OSI está compuesto por aquellos aparatos cuya función es interpretar y modificar “paquetes de red” de modo de reasignar los nodos destino y preservar información suficiente para que leotros actores sepan el destino final del paquete.

• Router/Switch

Ejemplo de routers CISCO 7600 (fuente: Wikipedia)

• IPX (Internetwork Packet Exchange)
• IPSec (protocolo de seguridad de protocolos de red)
• Protocolo IP (IPv4, IPv6)
• Estaciones de Correo Postal
• Operadores de Telefónia

Variables de Análisis de la Capa III del Modelo OSI:

• la “instantaneidad” de la conexión, por ejemplo: si el receptor del mensaje debe ejecutar una acción para recibir el paquete, y qué sucede con éste si la acción no se ejecuta (“{!syncing:sincronización}}”, “{!acknowledgment:aceptación}}”, y forwardeo de IP).
• la “selectividad” de un paquete, es decir, por qué ruta puede viajar un paquete para llegar a su destino (packet relaying).

Esta capa gestiona el envío y transmisión de “paquetes de red” y su control de flujo y corrección de errores de las capas anteriores, y es un proceso que se lleva a cabo eminentemente por software. En esencia, se encarga de transformar desde mensajes de red hacia paquetes de red y viceversa.

Como esta capa se encarga de la sola conversión (traducción), puede ser implementada como un proceso en niveles o capas superiores de otras aplicaciones del modelo OSI, de modo de montar todo un protocolo sobre una capa de transporte que “traduce” los mensajes de red a paquetes de la arquitectura subyacente. Un ejemplo es la reciente parafernalia respecto a TCP/IP sobre alcantarillado: en este caso, el protocolo completo TCP/IP³⁾ se asienta como una capa de transporte en un modelo de red OSI cuyo soporte físico (capas 1→3) es la infraestructura existente de las redes de alcantarillado.

Una forma de imaginar el funcionamiento de la Capa de Transporte es compararlo con una oficina postal. Los empleados de la oficina postal revisan los sobres (paquetes) sin necesidad de mirar el contenido interior (marcos), y escogen un camino (ruta) o utilizan un despachador (tunelizado) que se encargue de llevar el correo a la siguiente estación apropiada.

Algunos de los protocolos asociados a la Capa 4 del Modelo OSI son:

A nivel de transporte

• Modelo TCP (no estrictamente un modelo OSI, más bien un metamodelo)
• UDP (análogo al anterior)
• Sequenced Packet Exchange
• Gestión de Congestión para Datagramas
• Marcos de NetBios

A modo de apilado

• SSH – Secure Shell Protocol, para sesiones remotas en Linux. Ver Capa de Sesión.

La capa de sesión se encarga del traspaso de mensajes referentes a la interconexión (saludo), inicio de sesión, identificación y autentificación que se realizan en una conexión. En otras palabras, es responsable de establecer una comunicación semi-permanente entre dos unidades.

Protocolos que operan eminentemente en la capa de sesión:

• SSH
• SSL
• PPTP (tunelizado de punto-a-punto)
• Ver también protocolos_de_transporte_seguro

Tareas asociadas a la capa de sesión:

• Autenticación (en estricto rigor, saludo y desafío)
• Asignación de permisos.
• Continuación de sesión.
• Flujo de sesión (KeepAlive, etc…)

La capa de presentación se encarga de formatear los datos entregados por las aplicaciones en una estructura conveniente para el análisis y envío de información; y viceversa. A este nivel la información se convierte a un formato portable y reproducible que es comprensible entre distintos hosts a un nivel lógico.

Ejemplos de protocolos asociados:

• XML
• Representación de Datos Foráneos
• UTF-8
• ASCII, EBDIC, y en general cualquier formato de representación regional de caracteres.

Ejemplos de tareas asociadas a la capa de presentación:

• Encriptación
• Serialización
• Codificación de caracteres y de datos en general
  • formatear una cadena de texto al Estilo BASIC ({“Esto es una cadena”}) o al Estilo C ({Esto es una cadena\0}).
  • formatear datos binarios acorde a la característica de la máquina de ser “big-endian” o “little-endian”.

La capa 7 del Modelo OSI es la capa de aplicación y está compuesta por las aplicaciones lógicas, o servicios, que interpretan las peticiones del usuario y las convierten a un conjunto de peticiones de sistema; o viceversa.

Ejemplos de servicios que se presentan en la Capa 7:

• Navegación por internet por medio de un navegador (idealmente uno decente como Opera, o en su defecto Firefox. Protocolo: HTTP.
• Mensajería instantánea. Protocolos: MSNP9, Google Talk, etc.
• Publicación de servicios de red por medio de los front-end de Apple-Talk y Avahi. Protocolo: Zeroconf.
• Transferencia de correo electrónico. Protocolos: SMTP, IMAP, etc.
• Compartición directa de archivos. Protocolos: BitTorrent, eMule, etc.

• capa-8
• modelo_TCP
• hardware_de_redes

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