Читать книгу Análisis del mercado de productos de comunicaciones. IFCT0410 - Rafael Jiménez Camacho - Страница 14

Debido a las diferencias e incompatibilidades que existían en el diseño de redes, los fabricantes más importantes se reunieron en los años 80 para resolver estos problemas que obligaban a utilizar siempre el mismo fabricante para desplegar una red. Surge la necesidad de obtener un estándar que sea multifabricante, y es en 1983 cuando nace el modelo de referencia OSI a través de la organización ISO; a través de la estandarización internacional de los protocolos de comunicación, los cuales se encargan de regular la comunicación a través de siete capas definidas.

Nota

OSI son las siglas de Sistema Abierto de Interconexión (Open System Interconnection).

El modelo OSI divide la red en siete capas independientes: APLICACIÓN capa 7, PRESENTACIÓN capa 6, SESIÓN capa 5, TRANSPORTE capa 4, RED capa 3, ENLACE DE DATOS capa 2 y, finalmente, FÍSICA capa 1.

Entre dichas capas existe una comunicación vertical, de tal manera que un dato viajará desde la capa 1 hasta la 7, o al revés, pasando por el resto de capas en orden.

Consejo

La mejor manera de aprenderlas es memorizando la palabra APSTREF: aplicación, presentación, sesión, etc.

Los datos, obligatoriamente, han de pasar por todas las capas, partiendo de un emisor en la capa 7 que bajará por todas las capas hasta la primera, para más tarde escalar hacia un receptor final que lo hará en la capa 7 de nuevo.

Funcionamiento de la pila OSI en la que se puede apreciar su recorrido por las diferentes capas.

Las capas OSI se organizan de la siguiente manera:

7. Aplicación

La capa aplicación es la única que no depende de una superior al estar en la cima de la estructura OSI. Se encarga de actuar entre las aplicaciones y los servicios de la red determinando los recursos entre los sistemas.

Funciones:

1 Accesos a archivos en red.

2 Comunicación entre procesos.

3 Administración de nombres.

4 Inicio de sesión remoto.

5 Transferencia de archivos.

6 Acceso a BBDD.

Ejemplos de protocolos:

1 FTP: orientado a la transferencia de archivos.

2 TFTP: orientado a archivos de manera simple.

3 SMTP: orientado a transferencia de e-mail.

4 Telnet: de red manejo remoto.

5 SNMP: orientado al intercambio de información entre dispositivos.

Los servicios en esta capa son: aplicaciones de red, www y enlace a capas inferiores.

Servicios de la capa: funciones de gestión de las aplicaciones y los mecanismos para soportar aplicaciones.

6. Presentación

La capa presentación da formato a los datos que facilitará a la capa aplicación, de tal manera que, aunque cada equipo pueda tener su propio código de representación de caracteres interno (como ASCII, Unicode), sonido o imágenes, los datos puedan llegar al receptor de manera reconocible.

Funciones:

1 Establece un formato para los datos a transmitir.

2 Define una estructura de dichos datos.

3 Define el código a usar (ASCII, EBCDIC, etc.).

4 Comprime dichos datos.

5 Funciones criptográficas.

Nota

La manera más fácil de entender esta capa es pensando en un traductor; esta capa “traduciría” para que puedan entenderse los diferentes equipos informáticos.

Servicios de la capa: se encarga de los aspectos sintácticos y semánticos de la información a transmitir.

5. Sesión

La capa sesión proporciona sincronización entre la comunicación o sesión abierta, gestionando las conexiones entre usuarios (bien sean procesos o aplicaciones).

Funciones:

1 Controla el diálogo, especificando tiempos, formas y técnicas como el half-duplex y full-duplex.

2 Permite a usuarios establecer una sesión en diferentes máquinas.

3 Tiene función de sincronizadora de datos.

4 Reanudar una transmisión entre dos máquinas si sufren una interrupción por cualquier causa a través puntos de verificación para así no tener que repetir la conexión desde el principio.

Ejemplos de servicios y protocolos en la capa sesión serían RPC, NFS, ASP, etc.

Servicios de la capa: controla y asegura el diálogo entre aplicaciones utilizando mecanismos de recuperación si se pierde (a través de checkpoints) una sesión establecida entre dos máquinas.

4. Transporte

La capa transporte permite la distribución de datos libres de errores segmentándolos y otorga la manera de reensamblar las partes de manera fiable de origen al host de destino.

Hay dos tipos de servicio en esta capa, el orientado y el no orientado a la conexión:

1 En el protocolo no orientado a la conexión está el protocolo UDP, el cual proporciona datagramas sin necesidad de conexión; por tanto, sin confiabilidad de recepción. Es un protocolo simple, con la ventaja de mayor velocidad. Aplicaciones que usan UDP son la videoconferencia, VoIP, P2P, etc.

2 En el protocolo orientado a la conexión está el protocolo TCP, el cual está diseñado para proporcionar datos de extremo a extremo confiables en una red o conjunto de redes no confiables. En este protocolo están los exploradores web y la transferencia de archivos entre hosts.

El elemento más importante en esta capa es el uso de los puertos, que son una forma de comunicarse entre aplicaciones separando las comunicaciones. Los servicios que utilizan TCP y UDP incluyen un encabezado para identificar las aplicaciones que están usando estos datos a través de la inclusión en sus cabeceras de envío de dichos puertos con un número entre 1 y 65.535 para el puerto de origen (emisor) y los mismos para el destino (receptor). Existe una normativa para el uso de dichos puertos sobre la cual trabaja la IANA, que es la Autoridad de Números Asignados de Internet, la cual divide en tres grandes grupos los puertos:

1 De 0 a 1.023: serían los puertos llamados bien conocidos, en los que se incluyen las aplicaciones y servicios más demandados y reglados, como el puerto 21 TCP para el uso origen de FTP o el servicio de escucha RIP en el puerto 520 UDP.

2 De 1.024 a 49.151: serían los puertos registrados.

3 De 49.152 a 65.535: serían los puertos dinámicos o privados.

PUERTOS MÁS COMUNES
7	Echo
9	Discard	69	TFTP
13	Daytime (Fecha y Hora actuales)	70	Gopher
19	Chargen (Generador Caracteres)	79	Finger
20	FTP Datos	80	HTTP
21	FTP Control	110	POP3
22	SSH Shell Segura, SFTP	119	NNTP
23	Telnet	123	NTP
25	SMTP	161	SNMP
37	Time (comando)
43	WHOIS
53	DNS
67	DHCP server
68	DHCP client

Funciones:

1 Establece conexiones sin errores para el envío de mensajes.

2 Provee la difusión de mensajes a múltiples destinos (con técnicas como broadcast o multicast).

3 Controla el flujo de mensajes.

4 Establece conexiones punto a punto para el envío de mensajes sin errores.

Nota

Se suele utilizar la dirección IP seguida de : y el número de puerto para expresar el origen y el puerto solicitado. Ejemplo: 192.168.1.1:21 para saber que el host al que queremos conectarnos usará la IP 192.168.1.1 y el puerto que usaremos será el 21.

Servicios de la capa: se encarga de que la comunicación extremo a extremo sea fiable, los paquetes llegan libres de errores, en su correcto orden de llegada, descartando los paquetes duplicados, solicitando los perdidos de nuevo, etc.

Aplicación práctica

Se diseñan dos programas nuevos de intercambio de vídeos en la red que se quieren registrar y comercializar. Dichos programas necesitan un puerto fijo de conexión cada uno en la parte servidor y dos puertos aleatorios en la parte cliente. ¿Se pueden utilizar los mismos puertos para ambas aplicaciones a la vez? ¿Qué ocurriría si se usasen los mismos puertos a la vez en un mismo ordenador?

SOLUCIÓN

No. Aunque el software se pudiese configurar y arrancar para que utilizase los mismos puertos, el que llegase primero es el que podría transmitir por él.

3. Red

La capa red se encarga de encaminar o enrutar los paquetes entre diferentes ordenadores o equipos de red (se les suele designar el nombre de host), además de entregarlos al destino en redes diferentes proporcionando conectividad. El estudio y la determinación de la ruta a seguir entre hosts no conectados en la misma red para realizar la entrega se realizan en esta capa. Los procesos que utiliza son la asignación de direcciones de red lógicas asociándolas a las direcciones MAC físicas de cada componente, la interconexión de subredes y el enrutamiento de paquetes.

Existen dos formas de trabajar en esta capa:

1 A través de datagramas: de esta manera, los paquetes se encaminan independientemente, sin que haya un establecimiento previo de comunicación.

2 A través de circuitos virtuales: dos equipos que quieran comunicarse a través de circuitos virtuales deben primero establecer una conexión. Durante este establecimiento, toda la electrónica de red de capa 3 (routers) que se encuentre en el camino designado reservará ciertos recursos para ese circuito virtual.

Algunos protocolos de red son: IP, OSPF, RIP, ICMP, ARP, ReverseARP, etc.

Funciones:

1 Proveer un control de congestión.

2 Divide los segmentos, también llamados mensajes, de la capa de transporte en paquetes.

3 Envía los paquetes de nodo a nodo a través de un circuito o como datagramas.

4 Enruta dichos paquetes.

Los dispositivos principales de esta capa son los enrutadores o routers.

Servicios de la capa: proporcionar una transferencia de datos entre redes diferentes de manera transparente.

2. Capa de enlace de datos

La capa de enlace de datos se encarga de realizar una transferencia de datos de manera fiable a través de un circuito. Se divide a su vez en dos subcapas:

1 La subcapa MAC es la encargada de dar acceso al medio y direccionamiento a través de tablas MAC, que son listas de direcciones MAC, generando tramas en cuyas cabeceras de datos viajan direcciones únicas físicas llamadas dirección MAC. El estándar IEEE define la mitad de una dirección MAC y el fabricante la otra mitad, de tal manera que no puede haber dos direcciones MAC iguales. El estándar más utilizado es IEEE802.3.

2 La subcapa LLC (Logical Link Control) maneja el control de errores, flujo y direccionamiento de la capa MAC. El estándar más utilizado es IEEE802.2 Los servicios que ofrece esta subcapa son el intercambio de tramas de información y el control entre las mismas, bien orientados a la conexión o bien sin conexión. Esta subcapa se ocupa de los errores de transmisión, de agrupar los bits de la capa física en tramas y de regular y traducir las tramas.

Funciones:

1 Estructurar el flujo de bits en un formato definido llamado trama.

2 Transferir dichas tramas de una forma confiable y libre de errores.

3 Añadir control de flujo para facilitar el mismo.

Ejemplos de equipos que trabajan en esta capa: un Switch.

Servicios de la capa: hacer una comunicación fiable entre dos nodos o hosts. Además, se encarga de activar, mantener y desconectar el enlace.

1. Capa física

La capa física se encarga de dar conectividad física a los equipos, define las características físicas tales como el tipo y las características del medio, el tipo de señalización, así como los niveles de voltaje, las tasas de transferencia y las distancias de transmisión.

Sus principales funciones, por tanto, son:

1 Definir el medio o medios físicos por donde viajarán los datos, bien sea por cable (de tipo coaxial o trenzado), por aire o por fibra óptica.

2 Definir las características de los materiales físicos que intervendrán, así como las cuestiones eléctricas, como el voltaje, que se utilizarán en la transmisión de los datos.

3 Especificar los componentes como cables, conectores, terminales, etc.

4 Transmitir a través de esos medios físicos la información, pero sin manipularla; por tanto, sin detección de errores.

Pueden encargarse de transmitirla dispositivos como el HUB, cuyo cometido es repetir la señal inundando todos sus puertos; o el repetidor, cuya tarea es retransmitir y retemporizar los pulsos para lograr una mayor distancia.

Servicios de la capa: se ocupa de la transmisión básica digital (bits) a través de un medio de transmisión.

Ejemplos de equipos que trabajan en capa 1: una tarjeta de red (NIC), un HUB, un módem, un repetidor de señal, etc.

Aplicación práctica

Un ordenador necesita acceder a datos con un servidor situado en otra red del mismo edificio pero falta por finalizar la instalación. ¿Qué hardware se necesitará para que la trasmisión de datos sea satisfactoria? ¿En qué capa de la pila OSI trabajará dicho hardware? ¿Qué pasaría si se prescindiese de este hardware?

SOLUCIÓN

Para la trasmisión de datos se necesitaría un router que uniera las dos redes.

Como los routers sirven para unir y encaminar redes diferentes, dichos aparatos trabajan en la capa número 3, red.

Si no se utilizasen routers no se podría acceder a datos de redes diferentes, limitando de esta forma a una sola red. Por tanto, la única solución viable sería que tanto el servidor como el ordenador trabajasen en la misma red con los consiguientes problemas que ello conlleva.

Actividades

6. A través de la búsqueda en Internet, indique cuál es la capa de la pila OSI más importante a la hora de dirigir a su destino la información.