Modelo OSI

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¡Hola amigas y amigos!

El objetivo fundamental de éste documento es dar un punto de entrada a los conceptos teóricos mínimos necesarios sobre el modelo OSI para el trabajo diario como administradores de sistemas o de redes.

En cuanto a las definiciones, solo daremos una breve descripción de ellas con enlaces útiles, pues se trata de temas en los que cada cual debe profundizar acorde al nivel de conocimiento que desee alcanzar, y porque cada materia necesitaría prácticamente de un libro para su correcta explicación.

Modelo OSI

El “Open System Interconnection model – OSI” es un modelo conceptual que caracteriza y estandariza las funciones de comunicación en un Sistema de Telecomunicaciones o Computacional, sin tener en cuenta la tecnología y estructura internas subyacentes. El éxito del modelo OSI reside en la interacción de diversos sistemas de comunicación mediante Protocolos Estándares. El modelo original divide al sistema de comunicación en siete (7) diferentes Capas de Abstracción – Abstractions Layers. El concepto de las Siete Capas se basó en el trabajo de Charles Bachman de la compañía de Servicios de Información de la Honeywell.

Una capa sirve la capa arriba de ella y a su vez es servida por la capa debajo de ella. Por ejemplo, la capa que provee la comunicación libre de errores a través de la red, provee del camino – path necesario a las aplicaciones arriba de ella, mientras reclama a la próxima capa debajo de ella para enviar y recibir los paquetes que contienen todos los datos de ese camino – path. En el modelo conceptual, se visualizan como conectadas mediante una conexión horizontal, dos instancias de la misma capa.

El modelo se identifica por la norma ISO/IEC 7498-1. Es el producto del trabajo del proyecto “Open System Interconnection” de la organización “International Organization for Standardization – ISO“.

Capas del modelo OSI

La recomendación X.200 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones de las Naciones Unidas, describe 7 capas etiquetadas desde la capa 1 hasta la 7. La 1 es la capa mas baja en el modelo. A continuación transcribimos un extracto de la recomendación X.200. Para una información mas detallada, por favor visite el enlace.

Modelo de referencia de siete capas y protocolos entre pares
Modelo de referencia de siete capas y protocolos entre pares

 

7.- Capa de aplicación

Es la capa más alta del modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos. La capa de aplicación es el único medio para que el proceso de aplicación acceda al entorno de OSI, y por tanto, no tiene frontera con una capa más alta. Los procesos de aplicación intercambian información por medio de entidades de aplicación que utilizan protocolos de aplicación y servicios de presentación.

Como es la única capa del modelo que proporciona servicios directamente a los procesos de aplicación, la capa de aplicación ofrece necesariamente todos los servicios de OSI directamente utilizables por los procesos de aplicación.

Facilidades en el modo con conexión

Además de la transferencia de información, estas facilidades pueden comprender las siguientes, aunque no están limitadas a ellas: identificación de las partes con las que se desea comunicar (por ejemplo, por nombre, por dirección, por descripción concreta, por descripción genérica); determinación de la calidad de servicio aceptable (por ejemplo, tiempo de respuesta, tasa de errores admisibles, costo en función de los factores precedentes); sincronización de las aplicaciones que cooperan; acuerdo respecto a la responsabilidad por la recuperación tras error; acuerdo sobre aspectos de seguridad (por ejemplo, autenticación, control de acceso, integridad de datos, etc.); selección del modo de diálogo; y la identificación de sintaxis abstractas.

Facilidades en el modo sin conexión

Cuando sea apropiado para el funcionamiento en el modo sin conexión, se proporcionan facilidades equivalentes a las suministradas para el modo con conexión en la capa de aplicación a procesos de aplicación.

Además de la transferencia de información, estas facilidades que constituyen el servicio pueden comprender las siguientes, aunque sin estar limitadas a ellas: identificación de las partes con las que se desea comunicar; establecimiento de la autoridad para comunicar; autorización de las partes con las que se desea comunicar; determinación de la calidad de servicios aceptable; y la identificación de sintaxis abstractas.

Funciones en la capa de aplicación

La capa de aplicación contiene todas las funciones que implican una comunicación en cualquiera de los dos modos entre sistemas abiertos que no han sido realizadas ya por las capas más bajas, entre las que cabe citar funciones realizadas por programas y funciones realizadas por seres humanos. En particular, las entidades de aplicación mantienen información, como parte del conocimiento previo necesario para comunicar (o tener acceso a través de una facilidad de directorio) sobre el uso de la transmisión en el modo con conexión y/o sin conexión por las entidades pares con las que es posible necesiten comunicar.

6.- Capa de Presentación

La capa de presentación permite la representación común de los datos transferidos entre entidades de aplicación. Esto libera a las entidades de aplicación del problema de representación «común» de información, es decir, les proporciona la independencia de la sintaxis. La capa de presentación asegura que el contenido de información de los datos de la capa de aplicación se preserve durante la transferencia.

Servicios proporcionados a la capa de aplicación

La capa de presentación proporciona las siguientes facilidades: identificación de un conjunto de sintaxis de transferencia; selección de sintaxis de transferencia; y acceso a servicios de sesión.

Funciones en la capa de presentación

La capa de presentación ejecuta las siguientes funciones para facilitar la realización de los servicios de presentación: negociación y renegociación de sintaxis de transferencia; representación de la sintaxis abstracta elegida por las entidades de aplicación en la sintaxis de transferencia negociada o renegociada, incluidos el formato y las transformaciones para fines especiales (por ejemplo, compresión de datos); restablecimiento de la sintaxis previamente negociada al producirse ciertos eventos; y utilización de servicios de sesión.

5.- Capa de sesión

La finalidad de la capa de sesión es proporcionar el medio necesario para que las entidades de presentación que cooperan organicen y sincronicen su diálogo y gestionen su intercambio de datos. Para ello, la capa de sesión proporciona los servicios para establecer una conexión de sesión entre dos entidades de presentación, sustentar ordenadamente las interacciones de intercambio de datos, y liberar la conexión de manera ordenada.

Servicios proporcionados a la capa de presentación

Los servicios proporcionados por la capa de sesión en el modo con conexión son los siguientes: establecimiento de la conexión de sesión; liberación de la conexión de sesión; transferencia de datos normales; transferencia de datos acelerados; gestión de testigos; sincronización de la conexión de sesión; informe de excepciones; gestión de actividades; transferencia de datos tipificados; y resincronización.

En el modo sin conexión, la capa de sesión proporciona los siguientes servicios: transmisión en modo sin conexión utilizando el servicio de transporte en modo sin conexión; y informe de excepciones.

Funciones en la capa de sesión

Las funciones dentro de la capa de sesión son las realizadas por las entidades de sesión para proporcionar los servicios de sesión. Cuando se proporciona el servicio en modo sin conexión, la capa de sesión suministra una correspondencia de uno a uno de las transmisiones en modo sin conexión de sesión con transmisiones en modo sin conexión de transporte.

La mayoría de las funciones que se requieren se deducen fácilmente del servicio proporcionado: correspondencia de conexiones de sesión con conexiones de transporte; y control de flujo en una conexión de sesión.

4.- Capa de transporte

El servicio de transporte efectúa la transferencia transparente de datos entre entidades de sesión y las libera de toda preocupación respecto a la manera detallada en que se efectúa una transferencia de datos fiable y económica. La capa de transporte optimiza el uso del servicio de red disponible para ofrecer la calidad de funcionamiento que necesita cada entidad de sesión, a un costo mínimo. Todos los protocolos definidos en la capa de transporte tienen significado de extremo a extremo, entendiéndose por extremo las entidades de transporte que tienen asociaciones de transporte. En consecuencia, la capa de transporte está orientada a sistemas abiertos de extremo de OSI y los protocolos de transporte sólo funcionan entre sistemas abiertos de extremo de OSI.

La capa de transporte queda liberada de toda preocupación respecto al encaminamiento y a la retransmisión, ya que el servicio de red proporciona transferencia de datos desde cualquier entidad de transporte a cualquier otra, incluido el caso de subredes en cascada.

Servicios proporcionados a la capa de sesión

Facilidades proporcionadas por la capa de transporte en el modo con conexión: establecimiento de la conexión de transporte; liberación de la conexión de transporte; transferencia de datos; transferencia de datos acelerados; y facilidad de suspensión.

En el modo sin conexión, la capa de transporte no proporciona segmentación ni reensamblado. De esta manera, el tamaño de las unidades de datos del servicio de transporte está limitado por el tamaño de las unidades de datos del protocolo de transporte y de la información de control del protocolo de transporte.

Funciones en la capa de transporte

En el modo con conexión, las funciones de la capa de transporte pueden incluir las siguientes: correspondencia de la dirección de transporte con una dirección de red; multiplexación de conexiones de transporte (de extremo a extremo) en conexiones de red; establecimiento y liberación de conexiones de transporte; control de secuencia de extremo a extremo en cada conexión; detección de errores de extremo a extremo y toda la supervisión necesaria de la calidad de servicio; recuperación tras error de extremo a extremo; segmentación, bloqueo y concatenación de extremo a extremo; control de flujo de extremo a extremo en cada conexión; funciones de supervisión; transferencia de unidades de datos aceleradas del servicio de transporte; y suspensión/reanudación.

En el modo sin conexión, la capa de transporte proporciona las siguientes funciones para sustentar la transmisión en ese modo: correspondencia de direcciones de transporte con direcciones de red; correspondencia de transmisiones de transporte de extremo a extremo en modo sin conexión con transmisiones de red en modo sin conexión; detección de errores de extremo a extremo y supervisión de la calidad de servicio; delimitación de la unidad de datos del servicio de transporte; y funciones de supervisión.

3.- Capa de red

La capa de red facilita los medios funcionales y de procedimiento para la transmisión en modo con conexión o modo sin conexión entre entidades de transporte y, por tanto, proporciona la independencia de las entidades de transporte con respecto al encaminamiento y retransmisión.

Proporciona además los medios para establecer, mantener y liberar conexiones de red entre sistemas abiertos que contienen entidades de aplicación en comunicación, así como los medios funcionales y de procedimiento para intercambiar unidades de datos del servicio de red entre entidades de transporte por conexiones de red.

También proporciona la independencia de las entidades de transporte con respecto al encaminamiento y retransmisión asociados con el establecimiento y funcionamiento de una conexión de red dada. Esto comprende el caso cuando se utilizan varias subredes en cascada o en paralelo. Hace invisible para las entidades de transporte la manera en que se utilicen los recursos subyacentes, tales como conexiones de enlace de datos, para proporcionar conexiones de red.

Las funciones de retransmisión y los protocolos para mejorar el servicio tramo por tramo, utilizados para realizar el servicio de red entre sistemas de extremo OSI, funcionan por debajo de la capa de transporte, es decir, en la capa de red o por debajo.

Servicios proporcionados a la capa de transporte

El servicio básico de la capa de red consiste en proporcionar la transferencia transparente de datos entre entidades de transporte. Este servicio permite que la estructura y el contenido detallado de los datos transportados sean determinados exclusivamente por las capas situadas por encima de la capa de la red. Todas las facilidades son proporcionadas a la capa de transporte con un costo conocido.

La capa de red contiene las funciones necesarias para proporcionar a la capa de transporte una frontera fija entre las capas de red y de transporte, que es independiente de los medios de comunicación subyacentes para todos los aspectos, salvo la calidad de servicio. Por consiguiente, la capa de red contiene las funciones necesarias para enmascarar las diferencias en las características de las distintas tecnologías de transmisión y de subred en un servicio de red coherente.

El servicio proporcionado en cada extremo de una conexión de red es el mismo, incluso cuando una conexión de red que abarca varias subredes, cada una de las cuales ofrece servicios diferentes.

Facilidades proporcionadas por la capa de red en el modo con conexión: direcciones de red; conexiones de red; identificadores de puntos extremos de conexión de red; transferencia de unidades de datos del servicio de red; parámetros de calidad del servicio; notificación de errores; transferencia de unidades de datos aceleradas del servicio de red; reiniciación; liberación; y recepción de confirmación.

En el modo sin conexión, las facilidades suministradas por la capa de red que funcionan entre puntos de acceso al servicio de red, son las siguientes: transmisión de unidades de datos del servicio de red de un tamaño máximo definido; parámetros de calidad de servicio; y notificación de error local.

Funciones de la capa de red

La capa de red realiza las siguientes funciones: encaminamiento y retransmisión; conexiones de red; multiplexación de conexiones de red; segmentación y bloqueo; detección de errores; recuperación tras error; secuenciación; control de flujo; transferencia de datos acelerados; reiniciación; selección del servicio; correspondencia de direcciones de red con direcciones de enlace de datos; correspondencia de transmisiones de red en el modo sin conexión con transmisiones de enlace de datos en el modo sin conexión; conversión del servicio de enlace de datos en el modo con conexión al servicio de red en el modo con conexión; mejora de un servicio de enlace de datos en el modo sin conexión para suministrar un servicio de red en el modo con conexión; y gestión de la capa de red.

2.- Capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos proporciona los medios funcionales y de procedimiento para el modo sin conexión entre entidades de red y para el modo con conexión para establecer, mantener y liberar conexiones de enlaces de datos entre entidades de red y para transferir unidades de datos del servicio de enlace de datos. Una conexión de enlace de datos está constituida por una o varias conexiones físicas.

La capa de enlace de datos detecta y, eventualmente, corrige los errores que se pueden producir en la capa física. Además, la capa de enlace de datos permite a la capa de red controlar la interconexión de circuitos de datos dentro de la capa física.

Servicios proporcionados a la capa de red

Las facilidades proporcionadas por la capa de enlace de datos en el modo con conexión: direcciones de enlace de datos; conexión de enlace de datos; unidades de datos del servicio de enlace de datos; identificadores de puntos extremos de la conexión de enlace de datos; notificación de errores; parámetros de calidad de servicio; y reiniciación.

En el modo sin conexión, las facilidades proporcionadas por la capa de enlace de datos son las siguientes: direcciones de enlace de datos; transmisión de unidades de datos del servicio de enlace de datos de un tamaño máximo definido; y parámetros de calidad de servicio.

Funciones en la capa de enlace de datos

Funciones realizadas por la capa de enlace de datos en modo con conexión y en modo sin conexión: correspondencia de unidades de datos del servicio de enlace de datos; identificación e intercambio de parámetros; control de la interconexión de circuitos de datos; detección de errores; encaminamiento y retransmisión, y gestión de la capa de enlace de datos.

En el modo con conexión, las funciones siguientes son efectuadas también por la capa de enlace de datos: establecimiento y liberación de conexión de enlace de datos; transmisión de datos por enlace de datos en modo con conexión; división de la conexión del enlace de datos; control de secuencia; delimitación y sincronización; control de flujo; recuperación tras error; y reiniciación.

En el modo sin conexión, la función siguiente es efectuada también por la capa de enlace de datos: transmisión de datos por el enlace de datos en el modo sin conexión.

1.- Capa física

La capa física proporciona los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento necesarios para activar, mantener y desactivar conexiones físicas para la transmisión de bits entre entidades de enlace de datos. Una conexión física puede comprender sistemas abiertos intermedios, cada uno de los cuales efectúa la retransmisión de los bits dentro de la capa física. Las entidades de la capa física están interconectadas por un medio físico.

Servicios proporcionados a la capa de enlace de datos

Los servicios proporcionados por la capa física están determinados por las características del medio subyacente y son demasiado diversos como para poder clasificarlos en modo con conexión y en modo sin conexión.

Los siguientes servicios o elementos de servicios son proporcionados por la capa física: conexiones físicas; unidades de datos del servicio físico; puntos extremos de conexión física; identificación de circuitos de datos; secuenciación; notificación de condición de fallo; y parámetros de calidad de servicio.

Unidades de datos del servicio físico

Una unidad de datos del servicio físico consiste en un bit o una cadena de bits.

Parámetros de calidad de servicio

La calidad de servicio de una conexión física es función de los circuitos de datos que la componen y se puede caracterizar por: la tasa de errores, cuando se producen errores por alteración, pérdida, creación y otras causas; la disponibilidad del servicio; la velocidad de transmisión; y el retardo de tránsito.

Transmisión de unidades de datos del servicio físico

La transmisión de datos del servicio físico (es decir, bits) puede ser síncrona o asíncrona. Facultativamente, la función de transmisión de unidades de datos del servicio fijo suministra el reconocimiento de la unidad de datos de protocolo correspondiente a una secuencia mutuamente convenida de unidades de datos del servicio físico que se transmiten.

Multiplexación

Esta función proporciona el transporte de dos o más conexiones físicas por un solo circuito de datos. Además, suministra el reconocimiento de la alineación de trama requerida para poder identificar las unidades de datos de protocolo físicas transmitidas por las conexiones físicas a través del único circuito de datos. La función de multiplexación es facultativa.

Resumen

Las Telecomunicaciones es el universo que subyace en todas las redes de computadoras. El modelo OSI se aplica a un Sistema Real que podemos definirlo como el Conjunto de uno o más computadores, el soporte lógico asociado, periféricos, terminales, operadores humanos, procesos físicos, medios de transferencia de información, etc., que forma un todo autónomo capaz de efectuar procesamiento de información y/o transferencia de información.

Aunque el alcance de los principios generales de arquitectura requeridos para la interconexión de sistemas abiertos es muy amplio, este modelo de referencia atañe primordialmente a sistemas que comprenden terminales, computadores y dispositivos conectados así como los medios para transferir la información entre tales sistemas.

Próxima entrega

Networking: Familia de protocolos de Internet – TCP/IP

3 Comentarios

  1. Articulo con buena teoria en general sobre el modelo OSI [“Open System Interconnection”] que me sirvio como base teorica antes de estudiar el enlace que brinda el autor a “https://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI” con el cual complemente mas lo planteado aqui por el autor.
    Generalmente los administradores de red conocemos mas o menos sobre la Capa (7 y superior) Nivel de Aplicacion ya que a este nivel se emplean los protocolos HTTP, HTTPS, POP, SMTP, FTP, etc y la Capa (1 e inferior) Nivel físico en donde ocurre la señal y transmision binaria, olvidandonos o dando por default el resto de las Capas intermedias.
    Un acierto de este post es recordamos nuevamente que ocurre desde la capa 1 de Bits hasta capa 7 de Datos transformandose los bits en Tramas (Capa 2 o enlace de datos), las Tramas en Paquetes (Capa 3 o de red), los Paquetes en Segmentos (Capa 4 de transporte), los Paquetes en Datos (Capas 5 o sesion, 6 o presentacion y 7 o aplicacion).
    Otro buen articulo del autor.

    • Deja decirte que escribir este documento me costó lo suyo. Aunque es un tema muy teórico, su conocimiento general, ayuda al Sysadmin. Sin embargo, tu comentario indica gran conocimiento. No es fácil entender a profundidad el Modelo OSI. Salvo los que lo concibieron. 😉

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