MODELO OSI Y SUS CAPAS

MODELO OSI

El modelo OSI -Open System Interconnection- es la forma en que la ISO -International Standards Organization- ve las etapas en que se desarrolla un proceso de comunicaciones en redes de datos. El modelo tiene una historia y a veces puede resultar complejo de comprender, pero como vamos a ver en esta entrada no lo es tanto como parece.

Para comprender el contexto de los modelos de comunicación por capas, hay que partir de la base de que cuando aparece una nueva tecnología de red, los dispositivos que la soportan con frecuencia usan varios protocolos simultáneamente. El ejemplo más claro de ésto es TCP/IP: cualquier estación que soporte esta tecnología, inherentemente soporta otros protocolos aparte de TCP e IP (que son protocolos independientes uno del otro), por ejemplo, debe soportar UDP e ICMP entre otros.

En ese caso cada protocolo cumple unas funciones especiales dentro del propósito completo de la tecnología o las necesidades particulares de comunicación y ahí es donde entran los modelos. Un modelo de comunicación por capas define las funciones específicas que realiza la tecnología en particular, las agrupa y usa tales grupos para encajar sus protocolos dentro de ellos. Se dice que los modelos son en capas porque las funciones definidas se complementan unas a otras y se realizan operaciones sucesivas sobre la información, de tal manera que ciertas funciones siempre van a preceder a otras cuando se envía la información y se ejecutan en orden inverso cuando se recibe, lo que evoca una pila (stack), es decir una acumulación de cosas una encima de la otra donde para sacar lo que se puso primero antes hay que quitar lo que está encima.

Los modelos en capas ofrecen algunas ventajas en el diseño y análisis de procesos de comunicación, la más evidente es que modulariza los procesos, es decir los divide en trozos más digeribles, menos complejos e independientes entre sí. Lo otro es que el diseño de protocolos partiendo de funciones específicas y pasando esas funciones a interfaces de programación, hace que los protocolos se puedan acoplar incluso cuando no pertenecen a la misma tecnología, por ejemplo el uso de TCP/IP sobre ethernet, WiFi, ATM, etc

 

Qué es el modelo de referencia OSI?

Bueno, el modelo de referencia OSI es un modelo de los protocolos propuestos por OSI como protocolos abiertos interconectables en cualquier sistema, básicamente se pretendía que los protocolos OSI fueran el estandar de la industria. Pero adivinen, no pasó, de hecho sólo unos pocos protocolos de los originales de OSI siguen siendo usados, por ejemplo IS-IS, un protocolo de enrutamiento. De los protocolos OSI sólo queda el modelo y como no hay protocolos en uso se le llama modelo de referencia, porque está tan bien definido que casi todas las tecnologías lo usan para que los usuarios sepan qué es lo que hace exactamente.

Entonces este modelo lo que hace es definir el proceso de comunicaciones completamente, dividirlo en funciones claramente demarcadas y ponerles nombre a esas funciones. Cuando un fabricante de tecnología de comunicaciones quiere poner en claro brevemente qué hace ésta sin definir su propia terminología ni las operaciones particulares de la misma, sólo dice con qué capas del modelo de referencia OSI se corresponde y ya, quien conozca éste último comprenderá inmediatamente qué hace la tecnología que está aprendiendo.

CAPAS DEL MODELO OSI

 

•  Capa fisica
• Capa de vinculo de datos
• Capa de red
• Capa de Transporte
• Capa de nivel
• Capa de presentacion
• Capa de aplicacion
 
 

CAPA FÍSICA

La capa física, la capa inferior del modelo OSI está relacionada con la transmisión y recepción de la secuencia de bits sin formato no estructurado a través de un medio físico. Describe las interfaces eléctricas/medios ópticos, mecánicas y funcionales para el medio físico y lleva a las señales para todos los niveles superiores. Proporciona:

• Codificación de datos: se modifica el modelo de señal digital simple (unos y ceros) utilizado por el PC para acomodar mejor las características del medio físico y para ayudar en la sincronización de bit y el marco. Determina el:

   

   
  • ¿Qué estado de señal representa un binario 1
  • Cómo la estación receptora sabe cuando se inicia un "bit de tiempo"
  • Cómo la estación receptora delimita un marco
• Archivo medio adjunto físico, con capacidad para varias posibilidades en el medio de:

   

   
  • ¿Se utilizará un transceptor externo (MAU) para conectar con el medio?
  • ¿Cuántos pines tienen los conectores y para qué se utiliza cada pin?
• Técnica de transmisión: determina si se van a transmitir los bits codificados por banda base (digital) o banda ancha (analógico) de señalización.
• Transmisión de medio físico: transmite bits como las señales eléctricas o medios ópticas adecuadas para el medio físico y determina:

   

   
  • ¿Qué opciones de medianas físicos se pueden utilizar
  • ¿Cuántos voltios/db debe utilizarse para representar un estado de señal en particular, mediante un medio físico determinado

CAPA DE VÍNCULO DE DATOS

La capa de vínculo de datos proporciona sin errores transferencia de tramas de datos de un nodo a otro a través de la capa física, lo que permite las capas por encima de él para asumir prácticamente libre de error de transmisión a través del vínculo. Para ello, proporciona la capa de vínculo de datos:

• Vincular establecimiento y terminación: se establece y se termina el vínculo lógico entre dos nodos.
• El control de tráfico de marco: indica el nodo de transmisión para "da marcha atrás" cuando no hay memorias intermedias de trama están disponibles.
• Secuenciación de marco: transmite y recibe tramas secuencialmente.
• Confirmación de marco: proporciona/espera las confirmaciones de marco. Detecta y recupera de los errores que se producen en la capa física a retransmitir marcos no reconocido y controlando recibo marco duplicados.
• Marco que delimita: crea y reconoce los límites del cuadro.
• Comprobación de errores de marco: marcos de cheques recibidos para la integridad.
• Administración de acceso al medio: determina cuándo el nodo "tiene el derecho" utilizar el medio físico.

CAPA DE RED

La capa de red controla el funcionamiento de la subred, decidir qué ruta de acceso física deben tener los datos según las condiciones de red, prioridad de servicio y otros factores. Proporciona:

• Enrutamiento: dirige los fotogramas entre redes.
• Control de tráfico de subred: enrutadores (sistemas intermedios de capa de red) pueden indicar a una estación de envía "controlar" su transmisión marco cuando se llena el búfer del enrutador.
• La fragmentación del marco: si determina que un enrutador de nivel inferior del máximo tamaño de la unidad (MTU) de transmisión es menor que el tamaño de trama, un enrutador puede fragmentar un marco para la transmisión y montaje en la estación de destino.
• Asignación de direcciones lógico / físico: direcciones lógicas o nombres, se traduce en direcciones físicas.
• Cuentas de uso de subred: dispone de funciones de administración de cuentas para realizar un seguimiento de marcos reenviados por sistemas intermedios de subred, para generar información de facturación.

Subred de comunicaciones

El software de capa de red debe generar los encabezados para que el software de capa de red que residen en los sistemas intermedios de subred pueda reconocerlos y utilizarlos para enrutar los datos a la dirección de destino.

 Esta capa alivia las capas superiores de la necesidad de saber nada acerca de la transmisión de datos y de nivel medio tecnologías utilizadas para conectar los sistemas de conmutación. Establece, mantiene y finaliza las conexiones a través de la función de las comunicaciones que intervienen (uno o varios sistemas intermedios en la subred de comunicación).

 En la capa de red y las capas inferiores, los protocolos de igual existen entre un nodo y su vecino inmediata, pero el vecino puede ser un nodo a través del cual se enrutan datos, no la estación de destino. Las estaciones de origen y destino pueden estar separadas por muchos sistemas intermedios.

CAPA DE TRANSPORTE

La capa de transporte garantiza que los mensajes se entregan sin errores, en secuencia y sin pérdidas o duplicados. Libera a los protocolos de nivel superior de cualquier problema con la transferencia de datos entre ellos y sus compañeros.

 El tamaño y la complejidad de un protocolo de transporte depende del tipo de servicio puede obtener de la capa de red. Para una capa de red confiable con capacidad de circuito virtual, se requiere un nivel de transporte mínimos. Si la capa de red no es confiable o sólo es compatible con los datagramas, debe incluir el protocolo de transporte recuperación y detección de errores extensa.

 Proporciona la capa de transporte:

• Segmentación del mensaje: acepta un mensaje de la capa (sesión) por encima de él, el mensaje se divide en unidades más pequeñas (si no ya pequeño) y las pasa las unidades más pequeñas hacia abajo hasta la capa de red. La capa de transporte en la estación de destino vuelve a ensamblar el mensaje.
• Mensaje de confirmación: proporciona entrega de mensajes confiable de end-to-end con las confirmaciones.
• El control de tráfico de mensajes: indica a la estación de transmisión para "da marcha atrás" cuando no hay búferes de mensajes están disponibles.
• Multiplexión de sesión: Multiplexa varios flujos de mensajes o las sesiones en un vínculo lógico y realiza un seguimiento de mensajes que pertenecen a qué sesiones (consulte la capa de sesión).

Por lo general, la capa de transporte puede aceptar mensajes relativamente grandes, pero hay capa de límites impuestas por la red (o menos) de tamaño de mensaje estricto. Por lo tanto, la capa de transporte debe dividir los mensajes en unidades más pequeñas, o los marcos, anteponiéndole un encabezado a cada marco.

 La información de encabezado de la capa de transporte, a continuación, debe incluir la información de control, por ejemplo, inicio de mensaje y los indicadores de final de mensaje, para habilitar la capa de transporte en el otro extremo a reconocer los límites de mensajes. Por otra parte, si las capas inferiores no mantienen la secuencia, el encabezado de transporte debe contener información de secuencia para permitir que la capa de transporte en el extremo receptor para recibir las piezas de nuevo en el orden correcto antes de entregar el mensaje recibido hasta la capa superior.

Capas end-to-end

A diferencia de la más baja "subred" cuyo protocolo es entre inmediatamente los nodos adyacentes, la capa de transporte y las capas superiores son true "origen al destino" de capas o capas de end-to-end y son no le preocupa los detalles de la instalación de comunicaciones subyacente. Lleva transporte capa software (y software por encima de él) en la estación de origen a una conversación con otro software similar en la estación de destino mediante el uso de los encabezados de mensaje y los mensajes de control.

NIVEL DE SESIÓN

El nivel de sesión permite el establecimiento de la sesión entre los procesos que se ejecutan en diferentes estaciones. Proporciona:

• Establecimiento de la sesión, mantenimiento y terminación: permite que dos procesos de aplicación en diferentes equipos para establecer, utilizar y terminar una conexión, llama a una sesión.
• Compatibilidad con la sesión: lleva a cabo las funciones que permiten estos procesos para comunicarse a través de la red, operaciones de seguridad, reconocimiento de nombre, el registro y así sucesivamente.

CAPA DE PRESENTACIÓN

La capa de presentación aplica a los datos que deberán presentarse a la capa de aplicación. Se puede ver como el traductor para la red. Este nivel puede traducir datos de un formato utilizado por la capa de aplicación en un formato común en la estación emisora y después convertir el formato común para un formato conocido a la capa de aplicación en la estación receptora.

 

Proporciona la capa de presentación:

 

 

• Traducción del código de carácter: por ejemplo, ASCII a EBCDIC.
• Conversión de datos: bits de orden, punto flotante de entero CR-CR/LF y así sucesivamente.
• Compresión de datos: reduce el número de bits que se deban ser transmitida por la red.
• Cifrado de datos: cifrar los datos por motivos de seguridad. Por ejemplo, cifrado de contraseña.

CAPA DE APLICACIÓN

El nivel de aplicación actúa como la ventana para los usuarios y los procesos de aplicaciones tener acceso a servicios de red. Esta capa contiene una variedad de funciones frecuentemente utilizadas:

• Redirección de dispositivo y uso compartido de recursos
• Acceso a archivos remotos
• Acceso a la impresora remota
• Comunicación entre procesos
• Administración de redes
• Servicios de directorio
• Mensajería electrónica (como correo)
• Terminales de red virtuales                                                                                                                                                                                   

TOPOLOGIA DE RED

TOPOLOGIA DE RED

 

TOPOLOGIA : se refiere a la forma en que está diseñada la red, bien físicamente (rigiéndose de algunas características en su hardware) o bien lógicamente (basándose en las características internas de su software).

La topología de red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los dispositivos que los enlazan entre sí (habitualmente denominados nodos).

 

 

Existen cinco topologias de red conocidas hasta ahora:

 

Topologia en malla: cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con cualquier otro dispositivo. El término dedicado significa que el enlace conduce el tráfico únicaniente entre los dos dispositivos que conecta.

Por tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales fisicos para enlazar n dispositivos. Para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red debe tener sus puertos de entrada/salida (E/S).
Una malla ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión sólo debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados, eliminando el problema que surge cuando los enlaces son compartidos por varios dispositivos. En segundo lugar, una topología en malla es robusta. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema.
Otra ventaja es la privacidad o la seguridad. Cuando un mensaje viaja a través de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras fisicas evitan que otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes.

Topología en Estrella
 cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central, habitualmente llamado concentrador. Los dispositivos no están directamente enlazados entre sí.
A diferencia de la topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador: si un dispositivo quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo final.

Una topología en estrella es más barata que una topología en malla. En una red de estrella, cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada/salida para conectarse a cualquier número de dispositivos.
Este factor hace que también sea más fácil de instalar y reconfigurar. Además, es necesario instalar menos cables, y la conexión, desconexión y traslado de dispositivos afecta solamente a una conexión: la que existe entre el dispositivo y el concentrador.


Topología en Árbol: es una variante de la de estrella. Como en la estrella, los nodos del árbol están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de la red. Sin embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que, a su vez, se conecta al concentrador central.
El controlador central del árbol es un concentrador activo. Un concentrador activo contiene un repetidor, es decir, un dispositivo hardware que regenera los patrones de bits recibidos antes de retransmitidos.
Retransmitir las señales de esta forma amplifica su potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal. Los concentradores secundarios pueden ser activos o pasivos. Un concentrador pasivo proporciona solamente una conexión fisica entre los dispositivos conectados.


Topología en Bus: es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos en la red.
Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y sondas. Un cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo al cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al cable principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo metálico.
Entre las ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación. El cable troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable. De esta forma se puede conseguir que un bus use menos cable que una malla, una estrella o una topología en árbol.

Topología en Anillo: cada dispositivo tiene una línea de conexión dedicada y punto a punto solamente con los dos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a dispositivo, hasta que alcanza su destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un repetidor.
Un anillo es relativamente fácil de instalar y reconfigurar. Cada dispositivo está enlazado solamente a sus vecinos inmediatos (bien fisicos o lógicos). Para añadir o quitar dispositivos, solamente hay que mover dos conexiones.
Las únicas restricciones están relacionadas con aspectos del medio fisico y el tráfico (máxima longitud del anillo y número de dispositivos). Además, los fallos se pueden aislar de forma sencilla. Generalmente, en un anillo hay una señal en circulación

 



DEFINICION DE RED Y TIPOS DE RED

 

 DEFINICION DE RED

 

 

 es justamente un sistema de comunicación que se da entre distintos equipos para poder realizar una comunicación eficiente, rápida y precisa, para la transmisión de datos de un ordenador a otro, realizando entonces un Intercambio de Información (recordando que una Información es un conjunto ordenado de Datos) y compartiendo también Recursos disponibles en el equipo.

La red tiene que estar conformada indefectiblemente por un Terminal (el punto de partida de la comunicación) o un Nodo que permita la conexión, y esencialmente el Medio de Transmisión, que es definido esencialmente por la conexión que es llevada a cabo entre dichos equipos.

Esta conexión puede ser realizada en forma directa, utilizando cables de todo tipo, o bien mediante Ondas Electromagnéticas, presentes en las tecnologías inalámbricas, que requieren un adaptador específico para esta comunicación, que puede ser incluido en el equipo o conectado al equipo.

Se define como Terminal a todo tipo de equipo que esté como Emisor o Receptor en la comunicación establecida, no siendo precisamente un ordenador, sino que también puede ser un Periférico conectado a una Red (como es en el caso de una Impresora o un Monitor, periféricos de Salida) o un terminal exclusivamente dedicado para realizar una función determinada, como un Terminal de Videoconferencia.

Cuando esta Red se da entre dos o más nodos que se encuentran lo suficientemente distantes entre sí, se habla de una Subred, que tiene la misión simplemente de servir como nexo o puente entre ellos, actuando como si fuera un Nodo Intermedio, pero no por ello afectando la comunicación, alterándola o impidiendo que llegue exactamente la misma información.

 

 

 

TIPOS DE RED

 

 

RED LAN: son las siglas de Local Area Network, Red de área local. Una LAN es una red que conecta los ordenadores en un área relativamente pequeña y predeterminada (como una habitación, un edificio, o un conjunto de edificios).

                                                                                                                                                                                   

 

RED PAN: Personal area network es una red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de ella.

RED MAN: Las Redes MAN BUCLE, se basan en tecnologías Bonding, de forma que los enlaces están formados por múltiples pares de cobre con el fin de ofrecer el ancho de banda necesario.

RED WAN: Normalmente es una red punto a punto, es decir, red de paquete conmutado. Las redes WAN pueden usar sistemas de comunicación vía satélite o de radio. Fue la aparición de los portátiles y los PDA la que trajo el concepto de redes inalámbricas.