modelo osi
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MODELO OSI
TCP/IPDOCENTE: Felipe Bautista Laguado
Especialidad Técnico en sistemas
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)
Compra de boletos
Documentar equipaje
Embarque
Despegué
Confirmar retorno
Recoger equipaje
Dembarque
Aterrizaje
Viaje redondo en avión
Ruta de vuelo
PROCESO DE UN VIAJE AÉREO EN CAPAS DE SERVICIOS
Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]
Traslado de equipaje: entrega-reclamo
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
Boleto (compra)
equipaje (entrega)
embarque
despegue
Vuelo
Confirmar retorno
equipaje (reclamo)
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
¿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
OPERACIÓN: 2ª APROXIMACIÓN
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
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 congestión
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.
¿QUÉ ES TCP/IP?
El nombre “TCP/IP” se refiere a una suite de protocolos de datos.
• Una colección de protocolos de datos que permite que los computadores se comuniquen.
El nombre viene de dos de los protocolos que lo conforman:
• Transmission Control Protocol (TCP)• Internet Protocol (IP)
Hay muchos otros protocolos en la suite
TCP/IP E INTERNET
TCP/IP son los protocolos fundamentales de Internet (Aunque se utilizan para Intranets y Extranets)
Stanford University y Bold, Beranek and Newman (BBN) presentaron TCP/IP a comienzos de los 70 para una red de conmutación de paquetes (ARPANet).
La arquitectura de TCP/IP ahora es definida por la Internet Engineering Task Force (IETF)
¿POR QUÉ ES POPULAR TCP/IP?
Los estándares de los protocolos son abiertos: interconecta equipos de diferentes fabricantes sin problema.
Independiente del medio de transmisión físico.
Un esquema de direccionamiento amplio y común.
Protocolos de alto nivel estandarizados (¡muchos servicios!)
“ESTÁNDARES” DE TCP/IP
Para garantizar que TCP/IP sea un protocolo abierto los estándares deben ser públicamente conocidos.
La mayor parte de la información sobre los protocolos de TCP/IP está publicada en unos documentos llamados Request for Comments (RFC’s) - Hay otros dos tipos de documentos: Military Standards (MIL STD), Internet Engineering Notes (IEN) -.
ARQUITECTURA DE TCP/IP (CUATRO CAPAS)
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Aplicación
Transporte
Internet
Acceso de Red
Aplicaciones y procesos que usan la red
Servicios de entrega de datos entre nodos
Define el datagrama y maneja el enrutamiento
Rutinas para acceder el medio físico
No hay un acuerdo sobre como representar la jerarquía de losprotocolos de TCP/IP con un modelo de capas (utilizan de tres a cinco).
PILA DE PROTOCOLOS DE INTERNET (CINCO CAPAS)aplicación: soporta las aplicaciones de la red
• FTP, SMTP, HTTP
transporte: transferencia de datos host to host
• TCP, UDP
red: enrutamiento de datagramas desde la fuente al destino
• IP, protocolos de enrutamiento
enlace: transferencia de datos entre elementos de red vecinos
• PPP, Ethernet
física: bits “en el cable”
aplicación
transporte
red
enlace
física
CAPAS: COMUNICACIÓN LÓGICACada capa:
distribuida
Las “entidades” implementan las funciones de cada capa en cada nodo
las entidades realizan acciones, e intercambian mensajes con sus “iguales”
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
redenlacefísica
CAPAS: COMUNICACIÓN LÓGICATransportetoma datos de la aplicación
agrega direccionamiento, agrega información de chequeo de confiabilidad para formar el “datagrama”
envía el datagrama al otro nodo
espera el acuse de recibo (ack) del otro nodo
analogía: la oficina postal
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
redenlacefísica
datos
datos
datos
transporte
transporte
ack
CAPAS: COMUNICACIÓN FÍSICAaplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
aplicacióntransporte
redenlacefísica
redenlacefísica
datos
datos
Ubicación de los protocolos de TCP/IP en Ubicación de los protocolos de TCP/IP en el Modelo el Modelo
de Referencia OSI (Open Systems de Referencia OSI (Open Systems Interconnection)Interconnection)
Llegó
Modem
SolicitudDNS Red del
CampusAQUÍ ESTÁ LA
TARJETA DE RED
Y EL DRIVER
ModemEL MODEM ESTÁ
EN LA CAPA 1
OTRAS REPRESENTACIONES DE LA ARQUITECTURA DE INTERNET
Aplicación
Network
IP
TCP UDP
Topología de red
IP
TCP y UDP
AplicacionesbinariasNVTs
AplicacionesASCII