Osi

MODELO O

SI

MODELO OSI Y TCP/IP 2-1

EDISON M

OYOLE

MA Y M

AURO CHANGO

MODELO DE CAPAS Y LOS PROTOCOLOS

Cuando un sistema se vuelve complejo, el diseñador del sistema introduce otro nivel de abstracción.

La idea de una abstracción es definir un modelo unificador que capture los aspectos importantes del sistema y oculte los detalles de cómo fue implementado.

El reto es identificar las abstracciones que simultáneamente sean útiles en un amplio número de situaciones y, a la vez, puedan ser implementadas eficientemente.


MODELO DE CAPAS Y LOS PROTOCOLOS

En sistemas en red, la abstracción lleva al concepto del modelo de capas.

Se comienza con servicios ofrecidos por la capa física y luego se adiciona una secuencia de capas, cada una de ellas ofreciendo un nivel de servicios más abstracto.

Un modelo de capas ofrece dos características interesantes:

Descompone el problema de construir una red en partes más manejables (no es necesario construir un sistema monolítico que hace todo)

Proporciona un diseño más modular (si se quiere colocar un nuevo servicio, sólo se debe modificar la funcionalidad de una capa)


PROCESO DE UN VIAJE AÉREO COMO UNA SERIE DE PASOS


tiquete (compra)

equipaje (entrega)

embarque

despegue

Vuelo

tiquete (recobro)

equipaje (recogida)

desembarque

aterrizaje

Vuelo

Ruta de vuelo

PROCESO DE UN VIAJE AÉREO EN CAPAS DE SERVICIOS


Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]

Traslado de equipaje: entrega-recogida

Traslado de personas: embarque-desembarque

Traslado de la aeronave: pista a pista

Ruta de vuelo desde el origen hasta el destino

Capas: cada capa implementa un servicio a través de las acciones internas a la capa y solicitando el servicio proporcionado por una capa inferior

IMPLEMENTACIÓN DISTRIBUIDA DE LA FUNCIONALIDAD DE LAS CAPAS


tiquete (compra)

equipaje (entrega)

embarque

despegue

Vuelo

tiquete (recobro)

equipaje (recogida)

desembarque

aterrizaje

Vuelo

ruta de vuelo

Salid

a

Aero

puert

o

Llegada

Aero

puert

o

tráfico aéreo intermedioruta de vuelo ruta de vuelo

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

modelo de referencia de capas para discusiones

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


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 desarrollo inicial de las redes de computadores fue promovido por redes experimentales como ARPANet y CYCLADES, seguidos por los fabricantes de computadores (SNA, DECnet, etcétera).

Las redes experimentales se diseñaron para ser heterogéneas (no importaba la marca del computador). Las redes de los fabricantes de equipos tenían su propio conjunto de convenciones para interconectar sus equipos y lo llamaban su “arquitectura de red”


OSI ES UN ESTÁNDAR

La necesidad de interconectar equipos de diferentes fabricantes se hizo evidente.

En 1977, la ISO (International Organization for Standarization) reconoció la necesidad de crear estándares para las redes informáticas y creó el subcomité SC16 (Open Systems Interconnection)

La primera reunión de éste subcomité se llevo a cabo en marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue desarrollado después de cerca de 18 meses de discusión.


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

No todos los productos comerciales se adhieren al modelo OSI

Sirve para enseñar redes y en discusiones técnicas (resolución de problemas).


¿EN QUÉ SE FUNDAMENTA OSI?

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)

En el proceso de comunicación cada nivel pone su granito de arena: el conjunto de funciones que ese nivel “sabe” hacer.


¿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



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.

IMPLEMENTACIÓN DE LAS CAPAS OSI

Las dos primeras capas (física y enlace) generalmente se construyen con hardware y software

El cable, el conector, la tarjeta de red y el driver de la tarjeta pertenecen a los niveles 1 y 2

Los otros cinco niveles se construyen generalmente con software


COMUNICACIÓN ENTRE CAPAS

Cada capa ofrece un conjunto de funciones para la capa superior y utiliza funciones de la capa inferior

Cada capa, en un nodo, se comunica con su igual en el otro nodo


Capa A

Capa B

Capa A

Capa B

NODO 1 NODO 2

SERVICIOS, INTERFACES Y PROTOCOLOS

El modelo OSI distingue entre: Servicios (funciones): Qué

hace la capa Interfaces: Cómo las

capas vecinas pueden solicitar/dar servicios

Protocolos: Reglas para que capas “pares” se comuniquen


Capa A

Capa B

Capa A

Capa B

NODO 1 NODO 2

OTRA FORMA DE VER LOS PROTOCOLOS Y LAS INTERFACESOtras personas incluyen la “interfaz” y el “protocolo” del

modelo OSI como parte del Protocolo.El protocolo provee un servicio de comunicaciones que

elementos (objetos) con un nivel más alto en el modelo de capas (como los procesos de aplicaciones o protocolos de más alto nivel) utilizan para intercambiar mensajes.

En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentes

Una interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo computador que desean utilizar el servicio de comunicaciones del protocolo. Esta interfaz define las operaciones que los objetos locales pueden solicitar al protocolo (es la interfaz de OSI).

Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el significado de los mensajes intercambiados entre implementaciones del mismo protocolo pero ejecutándose en diferentes nodos para establecer el servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).


OTRA FORMA DE VER LOS PROTOCOLOS Y LAS INTERFACES


Nodo 1

Protocol

Objeto de alto nivel

Interfaz deServicio

Interfaz Peer-to-peer

Nodo 2

Protocol

Objeto de alto nivel

MÁS SOBRE PROTOCOLOS

Excepto en la capa física, la comunicación entre pares es indirecta.

Cada protocolo se comunica con su “par” pasando los mensajes a otro protocolo de una capa inferior.

Hay que recordar que la palabra protocolo se usa en dos sentidos:

Algunas veces hace referencia a la abstracción de las interfaces (operaciones definidas por la interfaz de servicio y la interfaz entre pares)

Otras veces se refiere al módulo –programa- que implementa en la realidad las dos interfaces.




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

ENCAPSULACIÓN

Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior.

El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel superior envía una imagen, un correo o una secuencia numérica.

Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje, agrega una información de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos.

Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.

A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.

La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.


MULTIPLEXAMIENTO Y DEMULTIPLEXAMIENTOEn de cada una de las capas de un modelo de

comunicaciones se pueden alojar varios procolos. Por esto razón, dentro del header que agrega un protocolo

al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el “payload”.

Este identificador es conocido como llave de multiplexación (demux key)

Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo o aplicación correctos en la capa superior.

En los headers, las llaves de multiplexación se implementan de diferentes maneras: diferentes tamaños (un byte, dos bytes, cuatro bytes) o algunos colocan sólo la identificación de la aplicación destino, otros colocan la aplicación origen y la destino.


OPERACIÓN: 4ª APROXIMACIÓN (1)


Enlace (2)

Física (1)

Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”

H4H3

Tengo una idea.

Tengo una idea.

Teng o una idea.H3

H4

H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2


Tengo una idea.

Tengo una idea.

Red (3)

Transp. (4)

Sesión (5)

Los datos se encapsulan y se registraa qué protocolo de la capa superiorle pertenece la carga útil (payload)

OPERACIÓN: 4ª APROXIMACIÓN (2)

MODELO OSI Y TCP/IP 2-27Física (1)

Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”

H4H3

Tengo una idea.

Tengo una idea.

Teng o una idea.H3

H4



Tengo una idea.

Tengo una idea.

Enlace (2)

Red (3)

Transp. (4)

Sesión (5)

Para entregar el mensaje al protocolocorrecto, dentro de una capa, se usa

la llave de multiplexación.

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 congestiónMODELO OSI Y TCP/IP 2-32

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.


ARQUITECTURA OSI


Uno o más nodos dentro de la Red

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Red

Enlace

Física

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Enlace

Física

Red

Enlace

Física

End system End system

Intermediate systems

PERSPECTIVAS DEL MODELO OSI

El modelo OSI permite trabajar con la complejidad de los sistemas de comunicación de datos

Las implementaciones de arquitecturas de red reales no cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo OSI:

TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet, AppleTalk, etc.


PERSPECTIVAS DEL MODELO OSI

Se intentó construir una implementación del modelo OSI

A finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso establecer GOSIP (Government Open Systems Interconnect Profile) como algo obligatorio. NO funcionó. Perdió vigencia en 1995

¿Qué sucederá con OSI? Los protocolos de la implementación OSI desarrollada son

demasiado complejos y tienen fallas Están implementados de manera muy regular Sin embargo, TCP/IP sigue mejorando continuamente

El modelo OSI sigue siendo un modelo pedagógico.


Osi

Education

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