Modelo OSI y Encapsulación

Arquitectura OSI

• ¿Qué es OSI?• Una sigla: Open Systems Interconnection• Conceptualmente: arquitectura general requerida para establecer

comunicación entre computadoras

• OSI puede verse de dos formas:• como un estándar• como un modelo de referencia

OSI es un estándar• El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité

técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16• OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un

estándar internacional por la ISO (International Organization of Standards).• Ahora es la recomendación X.200 de la ITU

(International Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1

OSI como Modelo de Referencia

• OSI es un modelo de referencia que muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos• El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones• La idea principal en el modelo OSI es que el proceso de comunicación

entre dos usuarios en una red de telecomunicaciones puede dividirse en niveles (capas)

Otra vez: ¿Por qué utilizar capas?• Permite trabajar con sistemas complejos• una estructura explícita permite la identificación de las

partes del sistema complejo y la interrelación entre ellas• la modularidad facilita el mantenimiento y la

actualización del sistema• cambios que se realicen en la

implementación de un servicio de una capa es transparente para el resto del sistema

¿Cómo opera el modelo OSI?

• Los usuarios que participan en la comunicación utilizan equipos que tienen “instaladas” las funciones de las 7 capas del modelo OSI (o su equivalente)• En el equipo que envía:

• El mensaje “baja” a través de las capas del modelo OSI. • En el equipo que recibe:

• El mensaje “sube” a través de las capas del modelo OSI

Operación: 1ª aproximación

En la vida real, las 7 capas de funciones del modelo OSI están normalmente construidas como una combinación de:

1. Sistema Operativo (Windows XP, Win2003, Mac/OS ó Unix)2. Aplicaciones (navegador, cliente de correo, servidor web)3. Protocolos de transporte y de red (TCP/IP, IPX/SPX, SNA)4. Hardware y software que colocan la señal en el cable conectado al computador (tarjeta de red y driver)

Al recibirel mensaje“sube”

Al enviarel mensaje“baja”

El mensaje “viaja” a través de la red

Nodo A Nodo B

Operación: 2ª aproximación

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física1

2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

7Al enviarel mensaje“baja”

Al recibirel mensaje“sube”

RED

Nodo A Nodo B

Las capas del modelo OSI reciben un nombre de acuerdo a su función.

Operación: 3ª aproximación

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

RED

Nodo A Nodo B

DATOS

DATOS

DATOS

DATOSHeader 4

Header 3

Header 2

Unidades de Información

Puede contenerencabezados delas capas 5, 6 y 7

Mensaje

Paquete

Frame

bits

Los 7 Niveles del modelo OSI

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicaciones de Red: transferencia de archivos

Formatos y representación de los datos

Establece, mantiene y cierra sesiones

Entrega confiable/no confiable de “mensajes”

Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto

Transfiere “frames”, chequea errores

Transmite datos binarios sobre un medio

Nivel OSI Función que ofrece

Cada nivel (ó capa) tiene unas funciones precisas para resolver determinados problemas de la comunicación (“divide y vencerás”)

Nivel de Aplicación (Capa 7)

• La capa de aplicación está cerca al usuario (no ofrece servicios a otras capas del modelo OSI)• Es el nivel más alto en la arquitectura OSI• Define la interfaz entre el software de comunicaciones y cualquier aplicación

que necesite comunicarse a través de la red.• Las otras capas existen para prestar servicios a esta capa• Las aplicaciones están compuestas por procesos.• Un proceso de aplicación se manifiesta en la capa de aplicaciones como la

ejecución de un protocolo de aplicación.

Nivel de Presentación (Capa 6)

• Define el formato de los datos que se intercambiarán• Asegura que la información enviada por la capa de aplicación de un nodo sea

entendida por la capa de aplicación del otro nodo• Si es necesario, transforma a un formato de representación común • Negocia la sintáxis de transferencia de datos para la capa de aplicación

(estructura de datos)• Ejemplo: formato GIF, JPEG ó PNG para imágenes.

Nivel de Sesión (Capa 5)

• Define cómo iniciar, coordinar y terminar las conversaciones entre aplicaciones (llamadas sesiones).• Administra el intercambio de datos y sincroniza el diálogo entre niveles de

presentación (capa 6) de cada sistema• Ofrece las herramientas para que la capa de aplicación, la de presentación y

la de sesión reporten sus problemas y los recursos disponibles para la comunicación (control del diálogo –sesión- entre aplicaciones)• Lleva control de qué flujos forman parte de la misma sesión y qué flujos

deben terminar correctamente

Nivel de Transporte (Capa 4)• Proporciona un número amplio de servicios. Asegura

la entrega de los datos entre procesos que han establecido una sesión y que se ejecutan en diferentes nodos• Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles

del transporte de los datos hasta el proceso correcto• Hace multiplexamiento para las aplicaciones

• ¿cuál es la aplicación/servicio destino/origen?• Segmenta bloques grandes de datos antes de transmitirlos

(y los reensambla en le nodo destino)• Asegura la transmisión confiable de los mensajes • No deja que falten ni sobren partes de los mensajes

trasmitidos (si es necesario, hace retransmisión de mensajes)

• hace control de flujo y control de congestión

Nivel de Red (Capa 3)

• Entrega los paquetes de datos a la red correcta, al nodo correcto, buscando el mejor camino (es decir, permite el intercambio de paquetes).• Evita que las capas superiores se preocupen por los detalles de cómo los

paquetes alcanzan el nodo destino correcto• En esta capa se define la dirección lógica de los nodos • Esta capa es la encargada de hacer el enrutamiento y el direccionamiento

• Enrutamiento: ¿cuál es el mejor camino para llegar a la red destino? • Direccionamiento: ¿cuál es el nodo destino?

Nivel de Enlace (Capa 2)

• Inicia, mantiene y libera los enlaces de datos entre dos nodos. • Hace transmisión confiable (sin errores) de los datos sobre un medio

físico (un enlace)• Define la dirección física de los nodos• Construye los “frames”• También debe involucrarse con el orden en que lleguen los frames,

notificación de errores físicos, reglas de uso del medio físico y el control del flujo en el medio.• Es diferente de acuerdo a la topología de red y al medio utilizado.

Nivel Físico (Capa 1)

• Define las características mecánicas, eléctricas y funcionales para establecer, mantener, repetir, amplificar y desactivar conexiones físicas entre nodos• Acepta un “chorro” de bits y los transporta a través de un medio físico (un

enlace)• Nivel de voltaje, sincronización de cambios de voltaje, frecuencia de

transmisión, distancias de los cables, conectores físicos y asuntos similares son especificados en esta capa.

ENCAPSULAMIENTO DE DATOS ENTRE HOST• Si una computadora A quiere enviar datos a una computadora B, los datos deben

ser empacados primero por un proceso llamado encapsulamiento. Este proceso puede pensarse como poner una carta dentro de un sobre, y poner las direcciones correctas del destinatario y el remitente para que sea entregada apropiadamente por el sistema postal. • El encapsulamiento envuelve los datos con la información de protocolo necesaria

antes de transitar Por la red. Así, mientras la información se mueve hacia abajo por las capas del modelo OSI, cada capa añade un encabezado, y un trailer si es necesario, antes de pasarla a una capa inferior. Los encabezados y trailers contienen información de control para los dispositivos de red y receptores para asegurar la apropiada entrega de los datos y que el receptor interprete correctamente lo que recibe.

¿Qué es TCP/IP?

• El nombre “TCP/IP” se refiere a una suite de protocolos de datos.• Una colección de protocolos de datos que permite que los computadores se

comuniquen.

• El nombre viene de dos de los protocolos que lo conforman:• Transmission Control Protocol (TCP)• Internet Protocol (IP)

• Hay muchos otros protocolos en la suite

¿Por qué es popular TCP/IP?

• Los estándares de los protocolos son abiertos: interconecta equipos de diferentes fabricantes sin problema.• Independiente del medio de transmisión físico.• Un esquema de direccionamiento amplio y común.• Protocolos de alto nivel estandarizados (¡muchos servicios!)

Arquitectura de TCP/IP (cuatro capas)

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Aplicación

Transporte

Internet

Acceso de Red

Aplicaciones y procesos que usan la red

Servicios de entrega de datos entre nodos

Define el datagrama y maneja el enrutamiento

Rutinas para acceder el medio físico

No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de losprotocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres a cinco).

Pila de protocolos de Internet (cinco capas)• aplicación: soporta las aplicaciones de la

red• FTP, SMTP, HTTP

• transporte: transferencia de datos host to host• TCP, UDP

• red: enrutamiento de datagramas desde la fuente al destino• IP, protocolos de enrutamiento

• enlace: transferencia de datos entre elementos de red vecinos• PPP, Ethernet

• física: bits “en el cable”

aplicación

transporte

red

enlace

física

DIRECCIONAMIENTO IPPero como sabe una computadora que tiene que llevar o tomar información de una

computadora y entregar esa información en otra computadora que quizás esta en el

mismo edificio o en alguna otra ciudad alrededor del mundo, para eso existe el

direccionamiento IP.

Número IP

Cada computador en la red está unívocamente identificado por un número; el número IP,

que sé estable cuando se configura la computadora para trabajar en red.

Esta formado por 4 números de 1 hasta 255 separados por un punto.

Su asignación corresponde a una decisión de la administración de la red.

Ejemplo de número: 146.83.41.81

No puede haber 2 computadores conectados a la misma red simultáneamente con el

mismo número IP

Máximo: 255*255*255*255 = 4.228.250.625 de computadoras en una red

• Existen 2 formas para asignar una dirección IP a una computadora • • La primera es de forma automática también conocida como DHCP

(Se recomienda esta forma para evitar duplicidad de direcciones ip dentro de la misma red, ya que es el router quien asigna las direcciones ip de la red ) • • La segunda forma es manual, la cual usualmente un administrador

de red configura en cada una de las computadoras de la red siguiendo así la topología que se implemente

REDES LAN Y WAN:

• REDES WAN • Red de área amplia. Red de comunicación de datos que sirve a usuarios dentro de

un área geográfica extensa(entre países o continentes) y a menudo usa dispositivos de transmisión suministrados por proveedores de servicio comunes. Frame Relay, SMDS y X.25 son ejemplos de WAN. • Las WAN están diseñadas para realizar lo siguiente: • Operar entre áreas geográficas extensas y distantes • Posibilitar capacidades de comunicación en tiempo real entre usuarios • Brindar recursos remotos de tiempo completo, conectados a los servicios locales • Brindar servicios de correo electrónico, World Wide Web, transferencia de

archivos y comercio electrónico

• REDES LAN • Red de área local. Red de datos de alta velocidad y bajo nivel de error

que cubre un área geográfica relativamente pequeña (hasta unos pocos miles de metros). • Las LAN conectan estaciones de trabajo, periféricos, terminales y

otros dispositivos en un solo edificio u otra área geográficamente limitada. Los estándares de LAN especifican el cableado y la señalización en la capa física y la capa de enlace de datos del modelo de referencia OSI. Ethernet, FDDI y Token Ring son tecnologías de LAN ampliamente utilizadas.