Modelos OSI y TCP/IP
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
Using Layers to Describe Data
Communication
Modelo OSI: Introducción
• Con el rápido crecimiento del uso de tecnologías de información en la
década de los 80’s, las redes de comunicación de datos sufrieron un rápido y caótico crecimiento.
• Diversos fabricantes buscaron imponer sus propios modelos de
comunicación (entre los que se encontraban la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (SNA) de IBM, modelo de Novell y el protocolo TCP/IP), ), mismos que eran totalmente incompatibles con los demás.
Modelo OSI: Introducción
• Con el rápido crecimiento del uso de tecnologías de información en la
década de los 80’s, las redes de comunicación de datos sufrieron un rápido y caótico crecimiento.
• Diversos fabricantes buscaron imponer sus propios modelos de
comunicación (entre los que se encontraban la red de Digital Equipment Corporation (DECnet), la Arquitectura de Sistemas de Red (SNA) de IBM, modelo de Novell y el protocolo TCP/IP), ), mismos que eran totalmente incompatibles con los demás.
TCP/IP
Modelo OSI: Introducción
• El modelo OSI (International Standard Reference Model of Open Systems Interconnection) fue desarrollado por ISO (International Organization for Standarization).
• Se recopiló, por medio de un estudio realizado a los modelos de red más utilizados, un conjunto de reglas aplicables a todas las redes de
comunicación de datos.
• Con base en lo anterior se desarrolló en 1983 un modelo en capas que orientaría a los fabricantes a crear redes que mantengan interoperabilidad con otras sin problemas de compatibilidad unificando el funcionamiento de las mismas.
Modelo OSI: Introducción
• El modelo OSI (International Standard Reference Model of Open Systems Interconnection) fue desarrollado por ISO (International Organization for Standarization).
• Se recopiló, por medio de un estudio realizado a los modelos de red más utilizados, un conjunto de reglas aplicables a todas las redes de
comunicación de datos.
• Con base en lo anterior se desarrolló en 1983 un modelo en capas que orientaría a los fabricantes a crear redes que mantengan interoperabilidad con otras sin problemas de compatibilidad unificando el funcionamiento de las mismas.
Fundamentos de un modelo en capas.
• Un modelo en capas tiene la conveniencia de dividir la
comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de
manejar.
• Se evita que los cambios en una capa afecten las otras capas.
• Cada capa (N) se comunica de manera vertical con la capa
superior (N+1), proporcionando un
servicio
a la misma.
Fundamentos de un modelo en capas.
• Un modelo en capas tiene la conveniencia de dividir la
comunicación de red en partes más pequeñas y fáciles de
manejar.
• Se evita que los cambios en una capa afecten las otras capas.
• Cada capa (N) se comunica de manera vertical con la capa
superior (N+1), proporcionando un
servicio
a la misma.
N-1 N N+1
Fundamentos de un modelo en capas.
• Dicho servicio consiste en realizar funciones más primitivas a manera de concretar la comunicación con otro sistema.
• A su vez existe una comunicación horizontal entre dos mismas capas en diferentes sistemas. Dicha comunicación existe gracias a que cada capa añade un bloque de datos de control a la información transmitida llamada PDU (Protocol Data Unit) que será descifrado por su capa homónima. • Es importante establecer que la conexión entre dos sistemas no sería
posible sin un medio físico que los conecte, mismo que conforma la capa más inferior.
Fundamentos de un modelo en capas.
• Dicho servicio consiste en realizar funciones más primitivas a manera de concretar la comunicación con otro sistema.
• A su vez existe una comunicación horizontal entre dos mismas capas en diferentes sistemas. Dicha comunicación existe gracias a que cada capa añade un bloque de datos de control a la información transmitida llamada PDU (Protocol Data Unit) que será descifrado por su capa homónima. • Es importante establecer que la conexión entre dos sistemas no sería
posible sin un medio físico que los conecte, mismo que conforma la capa más inferior.
Funcionamiento de un
modelo
de capas
Funcionamiento de un
modelo
de capas
1) Física 1) Física Capa N Capa N Capa N + 1 Capa N + 1 Sistema 1 Sistema 2 DatosModelo OSI: Capas del modelo.
• Para ilustrar funciones de red específicas, consta de 7
capas ordenadas de manera jerárquica.
Modelo OSI: Capas del modelo.
• Para ilustrar funciones de red específicas, consta de 7
capas ordenadas de manera jerárquica.
1) Física 2)Enlace de Datos 3) Red 4) Transporte 5) Sesión 6) Presentación 7) Aplicación
Esquema OSI
•Acomodados se
organizan de la siguiente manera.
•Es importante a su vez conocer sus nombres en inglés.
Capa 1: Física
• Es la capa que abarca la interfaz física entre dos dispositivos y las reglas mediante las cuales un flujo no estructurado de bits es transmitidos de uno a otro.
• La conforman principalmente los medios físicos de transmisión de datos así como pulsos y voltajes que representan a los bits.
Capa 1: Física
• Es la capa que abarca la interfaz física entre dos dispositivos y las reglas mediante las cuales un flujo no estructurado de bits es transmitidos de uno a otro.
• La conforman principalmente los medios físicos de transmisión de datos así como pulsos y voltajes que representan a los bits.
Capa 1: Física
• Formalmente se le atribuyen 4 principales características:
- Mecánica: Se relaciona con las propiedades físicas del medio. Típicamente se refiere a los conectores y conductores de señales eléctricas en medios guiados. En medios no guiados se limita a los dispositivos de transmisión y recepción como antenas y satélites.
- Eléctrica: Se relaciona con la presentación de bits (niveles de voltaje) y la tasa de transmisión de los mismos.
- Funcional: Especifica las funciones realizadas por circuitos individuales en la interfaz física, entre el sistema y el medio de transmisión.
- Procedural: Especifica la secuencia de eventos por la cual los flujos de bits son intercambiados a través del medio físico.
Capa 1: Física
• Algunos dispositivos que trabajan en la capa 1 son Hubs(1),
repetidores(2),módems(3), tarjetas de red e incluso se
incorporan en otra escala, dispositivos como satélites y
antenas(4).
1)
2)
Capa 1: Física
• Algunos dispositivos que trabajan en la capa 1 son Hubs(1),
repetidores(2),módems(3), tarjetas de red e incluso se
incorporan en otra escala, dispositivos como satélites y
antenas(4).
1)
2)
Capa 2: Enlace de Datos
• La capa de enlace de datos define los estándares que establecen un significado a los bits que se transportan a través de la capa física. • Se encarga del direccionamiento físico.
• Establece un protocolo confiable para la capa física de modo que la capa de red pueda transmitir información.
• Incluye la capacidad de detección de error y corrección de los mismos para asegurar un flujo de datos confiable.
• Los elementos de información que son transportados por la capa de enlace de datos se denominan tramas.
Capa 2: Enlace de Datos
• La capa de enlace de datos define los estándares que establecen un significado a los bits que se transportan a través de la capa física. • Se encarga del direccionamiento físico.
• Establece un protocolo confiable para la capa física de modo que la capa de red pueda transmitir información.
• Incluye la capacidad de detección de error y corrección de los mismos para asegurar un flujo de datos confiable.
• Los elementos de información que son transportados por la capa de enlace de datos se denominan tramas.
Trama de Datos
Capa 2: Enlace de Datos
• Comúnmente se divide en dos subcapas conocidas
como Control de Enlace Lógico (LLC por sus siglas
en inglés) y Control de Acceso a Medios (MAC
también siglas en inglés)
-
La subcapa de Control de Enlace Lógico
se encarga
de establecer y terminar una conexión así como de la
transferencia de datos.
-
La subcapa de Control de acceso a Medios
controla
la fragmentación de las tramas, la detección y
corrección de errores y el direccionamiento. Los
protocolos MAC más comunes están incluidos en el
802.3 Ethernet y 802.5 Token Ring.
Capa 2: Enlace de Datos
• Algunos otros protocolos son FDDI, 802.12 100BASEVBG, 802.11 (inalámbrico) y 802.7 (Banda ancha)
• En gran parte de los sistemas, los controladores de las NIC’s realizan el trabajo de la capa de enlace de datos.
• Algunos ejemplos de controladores en capa 2 son ODI (Apple y Novell) y NDIS (Microsoft y 3com)
Capa 2: Enlace de Datos
• Algunos otros protocolos son FDDI, 802.12 100BASEVBG, 802.11 (inalámbrico) y 802.7 (Banda ancha)
• En gran parte de los sistemas, los controladores de las NIC’s realizan el trabajo de la capa de enlace de datos.
• Algunos ejemplos de controladores en capa 2 son ODI (Apple y Novell) y NDIS (Microsoft y 3com)
Ejemplo de
conformación de una dirección MAC.
Capa 3: Red
• La capa de red de red se encarga de hacer que los datos lleguen
desde el origen al destino.
• Los elementos de información que son transportados por la
capa de enlace de red se denominan
paquetes
.• Define distintos protocolos de transmisión de paquetes y lo
que se incluye en cada paquete.
• Se encarga de encontrar un camino adecuado y atravesando los
equipos que sean necesarios. A este proceso se le conoce como
enrutamiento de paquetes
.
Capa 3: Red
• Algunos ejemplos de protocolos más comunes son el
protocolo de Internet (IP) y el Protocolo de Intercambio de
Paquetes entre Redes (IPX).
• A partir de los protocolos de la capa se incluye información
de las direcciones fuente y destino.
• Con ello se permite el enrutamiento de la información
incluyendo la información del sistema que la originó.
Capa 3: Red
• Algunos ejemplos de protocolos más comunes son el
protocolo de Internet (IP) y el Protocolo de Intercambio de
Paquetes entre Redes (IPX).
• A partir de los protocolos de la capa se incluye información
de las direcciones fuente y destino.
• Con ello se permite el enrutamiento de la información
incluyendo la información del sistema que la originó.
D C B A Paquete de: A a B Paquete de: A a B Paquete de: A a B Paquete de: A a B. Recibido
Capa 4: Transporte
• La capa de transporte se encarga de controlar el flujo de información de un nodo de la red a otro.
• Identifica en forma única a cada nodo o sistema en la red.
• Se asegura de la confiabilidad de la comunicación velando por que esta se lleve a cabo libre de errores, en secuencia y sin pérdidas de información o duplicaciones.
• Los elementos de información que son transportados por la capa de transporte se denominan segmentos.
• Se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra
característica a destacar es que aisla a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación.
Capa 4: Transporte
• Algunos ejemplos de protocolos en la capa de transporte son el
Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y el protocolo de
Intercambio Secuenciado de Paquetes (SPX).
• Ambos ejemplos trabajan a la par con los de la capa de red
generando lo que conocemos como protocolos unificados TCP/IP e
IPX/SPX.
Capa 5: Sesión
• La capa de Sesión define la conexión de un usuario en un
servidor de red, o desde un punto de red hasta otro punto. Esas
conexiones virtuales se conocen como sesiones.
• Se encarga de la negociación entre el cliente y el anfitrión.
• Se incluyen los aspectos de procesamiento de transacciones y
control de concurrencias.
• Implementa protocolos de autenticación del usuario.
• Los elementos de información que son transportados por la capa de sesión son datos.
• Un ejemplo de comunicación entre dos capas de sesión para autenticar a un usuario sería el siguiente:
• Implementa protocolos de autenticación del usuario.
• Los elementos de información que son transportados por la capa de sesión son datos.
• Un ejemplo de comunicación entre dos capas de sesión para autenticar a un usuario sería el siguiente:
Capa 5: Sesión
Cliente Datos Autenticación Autenticación exitosa Autenticación no exitosa Anfitrión SesiónCapa 5: Sesión
-Otros servicios clave de la capa de Sesión son definidos como:
Disciplina del diálogo: Puede ser en Full-Duplex o en Half-Duplex.
-Agrupamiento: El flujo de datos en la comunicación es marcado en varias partes para conformar grupos diferenciables por el sistema receptor.
-Recuperación: Se utiliza un mecanismo de puntos de restauración
(Checkpoints) en caso de ser necesario retransmitir la información desde el último punto.
Capa 6: Presentación
• La Capa de Presentación recibe los datos proporcionados por
las capas de nivel más bajo y los transforma de manera que
puedan ser presentados al sistema.
• Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la
comunicación que cómo se establece la misma. Los elementos
de información que son transportados por la capa de
presentación son
datos
.
• Se realizan funciones de descompresión y compresión de datos
así como cifrado y descifrado de los mismos.
Capa 6: Presentación
• Representa la información de una forma entendible
aunque sea distinta en los sistemas implicados.
• Por ejemplo toma en cuenta las diferentes
codificaciones como ASCII, Unicode o EBCDIC en
el caso de texto para realizar la conversión en la
Capa 6: Presentación
• Representa la información de una forma entendible
aunque sea distinta en los sistemas implicados.
• Por ejemplo toma en cuenta las diferentes
codificaciones como ASCII, Unicode o EBCDIC en
el caso de texto para realizar la conversión en la
Capa 7: Aplicación
• La capa de aplicación controla la forma en que el
sistema operativo y sus aplicaciones interactúan con
la red.
• Ofrece a las aplicaciones la posibilidad de acceder a
los servicios de las demás capas y define los
protocolos que se utilizan para intercambiar datos,
como por ejemplo correo electrónico (POP y SMTP),
sistemas de bases de datos, Comunicación entre
sistemas por medio de Telnet, navegación en la red
(http), transferencias de archivos (FTP), sistema de
nombres de dominios (DNS).
• Con lo anterior es evidente que el usuario interactúa con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación. Por ejemplo al navegar por Internet, el usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html", ni lee directamente el código.
• Los elementos de información que son enviados y recibidos por la capa de aplicación son datos.
• Con lo anterior es evidente que el usuario interactúa con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación. Por ejemplo al navegar por Internet, el usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html", ni lee directamente el código.
• Los elementos de información que son enviados y recibidos por la capa de aplicación son datos.
Capa 7: Aplicación
http
Telnet
Encapsulamiento
• Como se ha mencionado, cada capa de OSI trabaja con diversos elementos de información.
• Cada capa convierte la información en un formato de datos distinto a manera de proveer información entendible para la capa siguiente y así garantizar la adecuada comunicación.
Encapsulamiento
• Como se ha mencionado, cada capa de OSI trabaja con diversos elementos de información.
• Cada capa convierte la información en un formato de datos distinto a manera de proveer información entendible para la capa siguiente y así garantizar la adecuada comunicación.
• A este proceso se le conoce como encapsulamiento.
1) Física 2)Enlace de Datos 3) Red 4) Transporte 5) Sesión 6) Presentación 7) Aplicación Bits Tramas Paquetes Segmentos Datos
Medio físico de la transmisión
Medio físico de la transmisión
Animación de comunicación
Comunicación entre dos sistemas con esquema OSI de ISO
Recepción de datos Des-entramado y Control de errores
Autenticar destino y armado del paquete Des-segmentación
Completar mensaje recibido Descodificar, Descompresión y desencripción
TCP/IP
• El modelo TCP/IP surge debido a las necesidades del
Departamento de Defensa de EE.UU en 1972.
• Se generó un modelo de referencia confiable y capaz de
trabajar bajo una infraestructura mixta.
• Esto implica que debe ser capaz de establecer comunicación
bajo diversos medios de transmisión (cobre, microondas,
fibras ópticas y enlaces satelitales), situación que era
TCP/IP
• El modelo TCP/IP surge debido a las necesidades del
Departamento de Defensa de EE.UU en 1972.
• Se generó un modelo de referencia confiable y capaz de
trabajar bajo una infraestructura mixta.
• Esto implica que debe ser capaz de establecer comunicación
bajo diversos medios de transmisión (cobre, microondas,
fibras ópticas y enlaces satelitales), situación que era
TCP/IP
• TCP/IP se desarrolló como un estándar abierto, acción que no
era común en esos años.
• Esa acción contribuyó a la rápida evolución y
perfeccionamiento del modelo.
• Actualmente es el modelo más usado y el que define la
comunicación en Internet.
TCP/IP
• TCP/IP se desarrolló como un estándar abierto, acción que no
era común en esos años.
• Esa acción contribuyó a la rápida evolución y
perfeccionamiento del modelo.
• Actualmente es el modelo más usado y el que define la
comunicación en Internet.
Comparación entre el modelo OSI y
• Al igual que el modelo OSI, el modelo TCP/IP es un modelo
en capas.
Comparación entre el modelo OSI y
• Al igual que el modelo OSI, el modelo TCP/IP es un modelo
en capas.
• Las capas que lo conforman son:
4)Aplicación 3)Transporte 2)Red (Internet) 1)Acceso a la red
Comparación entre el Modelo OSI y
• Ambos se dividen en capas.
• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen
servicios muy distintos.
• Ambos tienen capas de transporte y de red similares.
• Ambos modelos deben ser conocidos de igual manera
por estudiantes de redes.
• Ambos trabajan bajo redes de conmutación de
paquetes..
Comparación entre el modelo OSI y
• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.
• TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en la capa de acceso de red.
Comparación entre el modelo OSI y
• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación.
• TCP/IP combina la capa de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en la capa de acceso de red. 4)Aplicación 3)Transporte 2)Red (Internet) 1)Acceso a la red 1) Física 2)Enlace de Datos 3) Red 4) Transporte 5) Sesión 6) Presentación 7) Aplicación