Capas y protocolos del modelo OSI en la red informática

¿Qué es el modelo OSI?

Los Modelo OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos) Es un modelo de referencia conceptual que describe cómo se mueven los datos entre sistemas en una red. Divide la comunicación en siete abs.tracEl modelo consta de capas, cada una con una responsabilidad claramente definida y un conjunto específico de protocolos. Si bien la implementación en redes reales no se corresponde exactamente con el esquema del modelo (TCP/IP es la pila de protocolos utilizada), las capas OSI siguen siendo el vocabulario estándar que los ingenieros emplean para analizar los problemas de red.

Características del modelo OSI

• Se crea una capa solo donde hay un nivel distinto de abs.tracSe necesita ción.
• La función de cada capa se elige de manera que se ajuste a un protocolo estandarizado internacionalmente.
• Las capas deben ser lo suficientemente numerosas como para separar las diferentes preocupaciones, pero lo suficientemente pocas como para evitar una complejidad descontrolada.
• Cada capa depende de la capa inmediatamente inferior para los servicios básicos y expone servicios a la capa inmediatamente superior.
• Un cambio dentro de una capa no debería requerir cambios en las capas superiores o inferiores.

¿Por qué utilizar el modelo OSI?

• Proporciona un vocabulario común para comprender la comunicación a través de una red.
• Facilita la resolución de problemas al separar las funciones en capas de red independientes.
• Ayuda a los ingenieros a asimilar nuevas tecnologías mediante mapas.ping las colocan en capas familiares.
• Permite comparar las relaciones funcionales entre diferentes pilas de protocolos.

Historia del modelo OSI

• 1970 tardíos — La ISO inició un programa para definir estándares generales de redes.
• 1973 — Un sistema experimental de conmutación de paquetes en el Reino Unido puso de manifiesto la necesidad de protocolos de nivel superior.
• 1983 — El modelo OSI se publicó por primera vez como una especificación de interfaz detallada.
• 1984 — La ISO adoptó formalmente la arquitectura OSI como norma internacional (ISO 7498).

Las 7 capas del modelo OSI

El modelo OSI es una arquitectura de referencia por capas en la que cada capa realiza una función específica. Las siete capas trabajan conjuntamente para transmitir datos del emisor al receptor.

• Capas superiores (Aplicación, Presentación, Sesión): Se ocupan de la semántica de las aplicaciones y se ejecutan principalmente en software.
• Capas inferiores (Transporte, Red, Enlace de datos, Física): Se ocupan del transporte de datos, la empaquetación, el encuadre y el medio físico. El enlace de datos y el medio físico también incluyen el hardware.

Las siete capas, de arriba a abajo, son:

1. Aplicación
2. Presentación
3. Sesión
4. Transporte
5. Network
6. Enlace de datos
7. Física

Diagrama de capas de red.

Capa fisica

Los Capa fisica define las especificaciones eléctricas, mecánicas y físicas de la conexión de datos. Transporta bits sin procesar a través de un medio de transmisión y no se preocupa por los protocolos ni la semántica de capas superiores. PRI (Interfaz de Velocidad Primaria) es un ejemplo de telecomunicaciones que opera en esta capa; obtenga más información en el Tutorial PRI.

Algunos ejemplos de hardware de la capa física son los adaptadores de red, el cableado Ethernet, los repetidores y los concentradores de red.

Capa de enlace de datos

Los Capa de enlace de datos Detecta y corrige errores que pueden ocurrir en la capa física y gestiona el protocolo que establece y finaliza un enlace entre dos dispositivos conectados directamente. Convierte los bits sin procesar en tramas estructuradas y gestiona el direccionamiento físico (MAC).

El enlace de datos se divide en dos subcapas:

1. Control de acceso a medios (MAC): controla cómo los dispositivos obtienen acceso al medio compartido y cómo lo hacen transmit datos.
2. Control de enlace lógico (LLC): Identifica y encapsula protocolos de capa de red y detecta errores.

Funciones importantes de la capa de enlace de datos

• Framing: divide los datos de la capa de red en tramas.
• Agrega una cabecera que contiene la dirección física (MAC) de origen y destino.
• Permite la transmisión de tramas de salto a salto entre dispositivos adyacentes.
• Detecta errores y vuelve a solicitar los fotogramas dañados o perdidos.
• Ofrece un mecanismo para recorrer redes independientes que están interconectadas.

Capa de Red (IP)

Los Capa de red Proporciona los medios funcionales y procedimentales para transferir secuencias de datos de longitud variable entre hosts ubicados en redes diferentes. Gestiona el direccionamiento lógico (IP), el enrutamiento y el reenvío de paquetes.

La entrega en la capa de red no es inherentemente confiable; esa garantía es responsabilidad de la capa de transporte. Los protocolos de gestión de capas en esta capa incluyen:

1. Protocolos de enrutamiento (OSPF, BGP, RIP).
2. Gestión de grupos de multidifusión (IGMP).
3. Asignación de direcciones de capa de red (DHCP).

Capa de transporte

Los Capa de transporte Se basa en la capa de red para proporcionar transporte de datos de extremo a extremo entre procesos en las máquinas de origen y destino. Mantiene propiedades de calidad de servicio como el ordenamiento, la fiabilidad y el control de flujo.

La capa de transporte divide los mensajes de la capa superior en segmentos, los numera y los reensambla en el receptor. Garantiza una entrega sin errores y en secuencia cuando se utiliza con protocolos fiables como TCP, o acepta pérdidas a cambio de velocidad cuando se utiliza con UDP.

Funciones importantes de la capa de transporte

• Segmenta el mensaje recibido de la capa de sesión y numera cada segmento.
• Entrega cada segmento al proceso correcto en la máquina de destino mediante puertos.
• Garantiza que el mensaje completo llegue sin errores, retransmitting cuando sea necesario.
• Gestiona el control de flujo para que un emisor rápido no sature a un receptor lento.

Capa de sesión

Los Capa de sesión Controla los diálogos (sesiones) entre dos ordenadores. Establece, gestiona y finaliza conexiones lógicas, se encarga de la autenticación cuando es necesario y admite diálogos tanto full-duplex como half-duplex. Su implementación suele realizarse en entornos que utilizan llamadas a procedimientos remotos.

Funciones importantes de la capa de sesión

• Establece, mantiene y finaliza una sesión entre dos sistemas.
• Permite que ambos sistemas entablen un diálogo controlado.
• Agrega puntos de control a un flujo de datos para que una sesión pueda reanudarse después de una interrupción.

Capa de presentación

Los Capa de presentación define el formato en el que se intercambian los datos entre dos entidades que se comunican y maneja la compresión y el cifrado. A veces se le llama el capa de sintaxis.

Funciones de la capa de presentación

• Traducción de conjuntos de caracteres (por ejemplo, de ASCII a EBCDIC).
• Compresión de datos para reducir la cantidad de bits en la red.
• Cifrado de datos; por ejemplo, TLS para proteger la integridad y la confidencialidad de la carga útil.
• Proporciona compatibilidad de formato para servicios como el correo electrónico y la transferencia de archivos.

Capa de aplicación

Los Capa de aplicación Es la capa más cercana al usuario final y la única que interactúa directamente con las aplicaciones. No contiene las aplicaciones en sí, sino que expone los servicios de red que estas utilizan.

Funciones de la capa de aplicación

• Identifica a los interlocutores, determina la disponibilidad de recursos y sincroniza la comunicación.
• Permite a los usuarios iniciar sesión en un host remoto.
• Proporciona servicios de correo electrónico y acceso al directorio.
• Ofrece acceso a bases de datos distribuidas para obtener información global sobre objetos y servicios.

Interacción entre capas del modelo OSI

La información que se envía de una aplicación informática a otra fluye a través de las capas OSI del emisor, a través del cable y vuelve a subir a través de las capas del receptor.

• Cada capa se comunica con la capa superior, la capa inferior y la capa par correspondiente en el sistema remoto.
• En el diagrama que aparece a continuación, la capa de enlace de datos del primer sistema se comunica con las capas de red y física del mismo host y con la capa de enlace de datos del sistema remoto.

Protocolos compatibles en cada capa del modelo OSI

Capa	Nombre	Protocolos comunes
Capa 7	Aplicación	SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS
Capa 6	Presentación	MPEG, ASCII, SSL, TLS
Capa 5	Sesión	NetBIOS, SAP, RPC
Capa 4	Transporte	TCP, UDP, SCTP
Capa 3	Network	IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS
Capa 2	Enlace de datos	Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM, HDLC
Capa 1	Física	RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (señalización física)

Diferencias entre OSI y TCP/IP

Modelo OSI	Modelo TCP / IP
Proporciona una clara distinción entre interfaces, servicios y protocolos.	No establece una distinción estricta entre servicios, interfaces y protocolos.
Tiene siete capas.	Tiene cuatro capas (Aplicación, Transporte, Internet, Acceso a la red).
Utiliza una capa de red dedicada para el enrutamiento.	Utiliza una única capa de Internet que combina enrutamiento y direccionamiento.
Tiene capas físicas y de enlace de datos separadas.	Combina las capas física y de enlace de datos en una única capa de acceso a la red.
La capa de transporte está orientada a la conexión.	Los TCP / IP La capa de transporte puede ser tanto orientada a la conexión (TCP) como sin conexión (UDP).
El tamaño mínimo del encabezado OSI es de aproximadamente 5 bytes.	El tamaño mínimo del encabezado TCP/IP es de 20 bytes.

Ventajas del modelo OSI

• Estandariza enrutadores, conmutadores y otros componentes de hardware en torno a límites de capa bien definidos.
• Reduce la complejidad y estandariza las interfaces.
• Facilita la ingeniería modular: los proveedores pueden innovar dentro de una capa sin afectar a las demás.
• Garantiza la interoperabilidad de la tecnología entre diferentes proveedores.
• Acelera la evolución de los protocolos de red.
• Ofrece soporte tanto para servicios con conexión como para servicios sin conexión.
• Sigue siendo el modelo de referencia estándar en la enseñanza de redes informáticas.
• Ofrece flexibilidad para adaptarse a muchos tipos de protocolos.

Desventajas del modelo OSI

• Adaptar los protocolos del mundo real a las capas OSI puede resultar tedioso.
• Es solo un modelo de referencia; no define protocolos específicos.
• Algunos servicios se duplican en diferentes capas (por ejemplo, la comprobación de errores en las capas de transporte y enlace de datos).
• Las capas no pueden ejecutarse en paralelo; cada una espera la salida de la capa anterior.

Preguntas Frecuentes