Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI)

Definición

El Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (RM OSI) es una propuesta de la Organización Internacional de Normalización (ISO) que define cómo un sistema puede ser capaz de interconectarse con otros de acuerdo con unas normas establecidas. RM OSI propone una arquitectura de 7 capas: física, enlace, red, transporte, sesión, presentación y aplicación.

Funciones de cada capa del Modelo OSI

  • Aplicación: Entrega servicios generales relacionados con las aplicaciones.
  • Presentación: Interpreta la sintaxis y semántica de los datos.
  • Sesión: Coordina la interacción en la sesión de los usuarios.
  • Transporte: Entrega datos confiables de extremo a extremo.
  • Red: Enrutamiento de paquetes.
  • Enlace: Formato de trama y control de errores.
  • Físico: Transmite flujo de bits a través del medio.

Modelo de Capas TCP/IP y Protocolos Comunes

El modelo TCP/IP se estructura en cuatro capas, cada una con sus protocolos específicos:

  • Aplicación:

    • FTP (File Transfer Protocol): Protocolo de transferencia de archivos.
    • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Protocolo simple de transferencia de correo.
    • SNMP (Simple Network Management Protocol): Protocolo de gestión simple de red.
    • TELNET: Conexión remota desde un proceso o terminal.
    • RPC (Remote Procedure Call): Llamada a procedimiento remoto.
    • NFS (Network File System): Sistema de archivos de red.

  • Transporte:

    • TCP (Transmission Control Protocol): Protocolo de control de transporte.
    • UDP (User Datagram Protocol): Protocolo de datagrama de usuario.

  • Red:

    • IP (Internet Protocol): Protocolo de Internet.
    • ARP (Address Resolution Protocol): Protocolo de resolución de direcciones.
    • ICMP (Internet Control Message Protocol): Protocolo de mensajes de control de redes.

  • Interfaz:

    • LLC (Logical Link Control): Control de enlace lógico.
    • MAC (Media Access Control): Control de acceso al medio.
    • PPP (Point-to-Point Protocol): Protocolo de comunicación punto a punto.

Interfaz de Comunicaciones en la Capa Física del Modelo OSI

El nivel físico define las características mecánicas, eléctricas (ópticas, electromagnéticas) y funcionales para conseguir que los tramos se transformen en una secuencia de bits y puedan ser emitidos o recibidos en la forma de señales según la interfaz.

Características de una Interfaz de Comunicaciones

  • Mecánicas: Conectores y cables.
  • Eléctricas: Tensión, corriente, impedancia.
  • Ópticas: Longitud de onda, potencia lumínica.
  • Electromagnéticas: Frecuencia, potencia, antenas.
  • Funcionales: Procedimientos que permiten el control de la transmisión o recepción (control de flujo, sincronismo, etc.). Ejemplo: RS-232 (Tx, Rx, GND, Data Set Ready, Clear to Send, Data Terminal Ready, etc.).

Ejemplos de Interfaces

  • Conectores: Serie RJ (RJ-45), coaxiales, BNC, DB-9, etc.
  • Norma RS-232: Equivalente V.24 UIT-T.
  • Norma RS-499 Interfaz Digital: X-21.

Funciones de la Capa 2 (Enlace de Datos) del Modelo OSI

La capa de enlace de datos asegura una conexión libre de errores entre dos terminales de datos en una misma red.

Funciones Principales

  • Organiza los bits en forma de trama y los pasa a la capa física (Subcapa LLC).
  • Se ocupa del control de acceso al medio (MAC). Los nodos de comunicación comparten un mismo medio y se debe organizar el uso de ese medio. Ejemplos: CSMA/CD y Token Passing.
  • Para asegurar que exista comunicación libre de errores, se usan códigos de redundancia cíclica en las tramas CRC o FCS (secuencia de chequeo de la trama), así se detectan los errores y por ARQ se solicita la retransmisión de la trama con errores.
  • Control de flujo a través de ventana deslizante. El emisor y el receptor se ponen de acuerdo en el número de tramas que se transmiten antes de esperar un ACK (reconocimiento).

Protocolos por Capa en la Arquitectura TCP/IP

Interfaz de Red

  1. Ethernet (IEEE 802.3): Protocolo LAN de capa física IEEE 802.3 TX 100 Mbps CSMA/CD; par trenzado sin pantalla categoría 5.
  2. Token Ring (IEEE 802.5): Protocolo de LAN. Anillo con paso de testigo. Tipos 4/16 Mbps. Cable STP categoría 3.

IP

  1. Protocolo IP: Especifica la cabecera del paquete IP. Esta cabecera tiene 20 bytes, dentro de los cuales están las direcciones IP de origen y destino del paquete, más los datos que corresponden al protocolo de la capa superior.
  2. ARP: Protocolo de resolución de direcciones. Confecciona una tabla de ARP donde se establece una relación entre la dirección física (MAC) de un terminal y la dirección lógica (IP). Ejemplo: IPv4.

Transporte

  1. TCP: Protocolo de control de transporte orientado a la conexión.
  2. UDP: Protocolo de datagrama de usuario, sin conexión.

Aplicación

  1. FTP: Protocolo de transferencia de archivos.
  2. Telnet: Protocolo de acceso remoto.

Modelo de Referencia ISO para la Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI)

La Organización Internacional para la Normalización (ISO) es una organización internacional compuesta de cuerpos de normalización nacionales de más de 140 países. La ISO es una organización no gubernamental establecida para promover el desarrollo de la normalización y actividades relacionadas. El trabajo de la ISO tiene como resultado acuerdos internacionales que se publican como normas internacionales.

La ISO ha definido un número de importantes normas de computación, la más significativa de las cuales es quizá el modelo Internetworking de sistemas abiertos OSI, una arquitectura normalizada para diseñar redes.

Capas del Modelo TCP/IP y sus Funciones

Internet

  • Permite que todos los nodos inyecten paquetes en cualquier red, independientemente de su destino (redes diferentes).
  • Define el formato de paquete y el protocolo IP (Protocolo Interred).
  • La consideración más importante es el ruteo de los paquetes y evitar la congestión.
  • Se especifica el mecanismo para reenviar paquetes del transmisor por medio de routers a su destino final.

Transporte

  • Se define el protocolo de extremo a extremo TCP (Transmission Control Protocol), un protocolo confiable orientado a la conexión que permite que los bytes originados en una máquina se entreguen sin errores en cualquier otra máquina de la interred.
  • Fragmentación de mensajes en paquetes y los entrega a la capa de interred.
  • Se encarga del control de flujo, evitando que un emisor rápido sature a uno lento, y especifica la manera de asegurar una transferencia confiable.
  • El UDP (User Datagram Protocol) no está orientado a la conexión y no es confiable, para aplicaciones que no necesiten las capacidades de TCP y que desean usar las suyas propias.
  • El UDP se usa para consultas de petición y respuesta de una sola vez, cliente-servidor y de respuesta rápida (voz y video).

Aplicación

  • Define la forma en que las aplicaciones usan la interred.
  • Contiene todos los protocolos de alto nivel como, por ejemplo: TELNET, FTP, SMTP.
  • En DNS (Domain Name System): Servicios de Nombres de Dominio para relacionar los nombres de los nodos con sus direcciones de la red.
  • NNTP (Network News Transfer Protocol): Protocolo para transferir artículos noticiosos.
  • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Protocolo para recuperar páginas web.
  • En TCP/IP no existen niveles de Sesión y Presentación.