- Modelo OSI (Open Systems Interconnection)
Creado por la ISO (Organización Internacional para la Estandarización), encargada de la conexión entre sistemas abiertos, para la comunicación con otros sistemas. Los principios en que se basó su creación fueron: mayor definición de las funciones de cada capa, evitar agrupar funciones diferentes en la misma capa y mayor simplificación en el funcionamiento del modelo en general.
Este modelo divide las funciones de red en siete capas diferenciadas así:
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Capa
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Unidad de intercambio
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1.
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Física
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Bit
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2.
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Enlace
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Marco / Trama
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3.
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Red
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Paquete
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4.
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Transporte
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TPDU
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5.
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Sesión
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SPDU
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6.
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Presentación
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PPDU
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7.
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Aplicación
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APDU
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- Capa 1: Física
Define las características físicas del medio de transmisión, eléctrico y óptico, es decir el tipo de medio a utilizar, tamaño o forma de los conectores, tipo y grosor del cable, tipo de aislante, voltaje de la interface, la impedancia - resistencia - nominal, etc.), La señal llega a ella en forma de impulsos y se transforma en bits 0 y 1.
En esta capa se define a continuación, los usos de los cables y conectores, así como el tipo de señal (pulsos eléctricos - coaxiales; pulsos de luz - óptica).
Función: recibir los datos e iniciar el proceso (o lo contrario, introducir datos y completar el proceso).
Dispositivos: cables, conectores, concentradores.
Capa 2: Enlace
Su función es asegurar la transferencia de datos libre de errores entre nodos contiguos (sincronización a nivel de datos) y establece el control de acceso al medio. La capa de enlace de datos está dividida en dos subcapas:
- Control de acceso al medio (MAC)
- Control de enlace lógico (LLC). Los puentes (bridges) operan en la capa MAC.
Protocolos: PPP, Ethernet, FDDI, ATM, Token Ring.
Dispositivos: Interruptores, Tarjeta de red, interfaces.
Función: enlace de datos de un host a otro, por lo que es a través de los protocolos definidos para cada medio específico por el cual se envían los datos.
Ej: Control de enlace lógico, IEEE 802.2 (enlace lógico).
Punto a Punto (PPP).
MAC.
IEEE 802.3 - CSMA/CD.
IEEE 802.5 - Token Ring.
ANSI FDDI - Token Ring (fibra).
Capa 3 - Red
Incluye dos conceptos fundamentales: la capa de Red, que se encarga de determinar las rutas adecuadas para llevar la información de un lado a otro (enrutamiento); y sirve de interface para que la transferencia de datos sea idéntica de la tecnología del enlace de datos.
Un concepto importante, la dirección física (MAC address - Media Access Control) es en esa capa. La capa siguiente (3 de la red) que se ocupará de la dirección IP conocida.
Los estándares que se refieren a la capa de red incluyen el protocolo de intercambio de paquetes entre redes (IPX) de Novell, el protocolo de Internet (IP) y el protocolo de entrega de datagramas (DDP) de Apple. El IP es parte del estándar de protocolo TCP/IP, generado por el Departamento de la Defensa de Estados Unidos y utilizado en Internet. Los enrutadores operan en la capa de red.
Función: direccionamiento, enrutamiento y definir las mejores rutas posibles.
Protocolos: ICMP, IP, IPX, ARP, IPSEC.
Dispositivos: Routers.
Capa 4 - Transporte
La capa de transporte vincula las capas de host con las capas orientadas a la red. Permite la conexión entre el host y la red, su función es asegurar un transporte, entrega y recepción confiable de la información a través de la red.
Los estándares que pertenecen a la capa de transporte son el protocolo de transporte (TP) de la Organización Internacional de Estándares (ISO) y el protocolo de intercambio de paquetes en secuencia (SPX) de Novell. Otros estándares que ejecutan funciones importantes en la capa de transporte incluyen el protocolo de control de transmisión (TCP) del Departamento de la Defensa, que es parte del TCP/IP, y el NCP de Novell.
Protocolos: TCP, UDP, SPX.
Dispositivos: Routers.
Capa 5 - Sesión
La capa de sesión tiene la responsabilidad de asegurar la entrega correcta de la información, debe revisar que la información que recibe este correcta, y para esto, la capa de sesión realiza algunas funciones:
Iniciar, gestionar y terminar sesiones de la capa de presentación, la detección y corrección de errores. Por ejemplo, sesiones TCP.
Controla los diálogos entre dos entidades que se estén comunicando y definir los mecanismos para hacer las llamadas a procedimientos remotos (Remote Procedure Control - RPC).
Las tres primeras capas son denominadas "Capas de host" o las capas más dependientes de la computadora, las últimas tres capas están orientadas hacia la comunicación (la red).
El TCP ejecuta funciones importantes en la capa de sesiín, así como lo hace el NCP de Novell.
Capa 6 - Presentación
La capa de presentación tiene la función de formato de los datos, por lo que la representación de ellos. Este formato incluye la compresión y cifrado de datos.
Es más fácil entender esta capa como la que traduce los datos en un formato que pueda entender el protocolo usado. Esto lo vemos por ejemplo cuando el transmisor utiliza un estándar diferente de otros a continuación, ASCII, y estos personajes son convertidos.
Cuando dos redes diferentes necesidad de comunicar, es la capa de 6 Presentación que funciona. Por ejemplo, cuando una conexión TCP / IP necesita comunicarse con una red IPX / SPX, la presentación se traduce capa de datos de cada uno, haciendo que el proceso sea posible.
En cuanto a la compresión, hace que la comunicación sea más rápida porque hay menos datos para transmitir, y cuando se requiere una mayor seguridad, se aplica un esquema de cifrado.
Función: encriptación, compresión, formato y la presentación de formatos de datos (por ejemplo, JPEG, GIF, MPEG) para las aplicaciones.
Protocolos: SSL, TLS.
Dispositivos: Gateways (protocolos de traducción entre diferentes redes), transmisor-receptor (traducción entre las señales ópticas y eléctricas , que se desplaza en cables diferentes).
Capa 7 - Aplicación
La capa de Aplicación funciona como el acceso a los servicios que proporciona la red, así como al sistema operativo servicios como el de la transferencia de archivos.
En esta capa están las interfaces de usuario, creadas por los propios datos (correo electrónico, transferencia de archivos, etc.). Aquí los datos son enviados y recibidos por los usuarios. Estas peticiones se realizan por las aplicaciones de acuerdo a los protocolos utilizados.
Función: hacer que la interfaz entre los usuarios finales y los programas de comunicación.
- Modelo TCP/IP
Modelo de descripción de protocolos de red creado en los 70s por DARPA (agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos). Fue la primera red de área amplia y predecesora de Internet. El modelo TCP/IP y los protocolos relacionados son mantenidos por la IETF (Internet Engineering Task Force). Fue utilizado primeramente en ARPANET y es utilizado actualmente a nivel mundial en Internet y redes locales, su nombre viene de la unión del los nombres de los dos principales protocolos que lo conforman:
- TCP en la capa de transporte
- IP en la capa de red.
Es un software de red basado en protocolos de red estándar del sector, describe un conjunto de guías generales de diseño e implementación de protocolos de red específicos para permitir la comunicación de un equipo e una red.
TCP/IP, se compone de cuatro capas de abstracción según se define en el RFC 1122.
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Capa
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Unidad de intercambio
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1.
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2.
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3.
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4.
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no definido
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Capa 1 - Capa de aplicaciones:
Es la capa que provee servicios de alto nivel a los usuarios como transferencia de archivos, entrega de correo electrónico, y acceso a terminales remotas. Los programas de aplicación recogen diferentes protocolos de transporte dependiendo del tipo de servicio de transporte que requieran.
Esta capa maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y asegura que estos datos estén fielmente empaquetados antes de pasar a la siguiente capa. TCP/IP no sólo incluye las especificaciones de Internet y de la capa de transporte, sino también las especificaciones para aplicaciones comunes. TCP/IP tiene protocolos que soportan la transferencia de archivos, e-mail, y conexión remota, además de los siguientes:
- FTP (File Transfer Protocol) Protocolo de transferencia de archivos: Servicio confiable orientado a conexión que utiliza TCP para transferir archivos entre sistemas que admiten la transferencia FTP. Permite las transferencias bidireccionales con archivos binarios y codigos ASCII.
- TFTP (Protocolo trivial de transferencia de archivos): Servicio no orientado a conexión que utiliza el Protocolo de datagrama de usuario (UDP), útil en algunas LAN porque opera más rápidamente que FTP en un entorno estable.
- NFS (Sistema de archivos de red): Conjunto de protocolos para un sistema de archivos distribuido, desarrollado por Sun Microsystems que permite acceso a los archivos de un dispositivo de almacenamiento remoto, por ejemplo, un disco rígido a través de una red.
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Protocolo simple de transferencia de correo: Administra la transmisión de correo electrónico a través de la red. No admite la transmisión de datos si no es en forma de texto simple.
- TELNET (Emulación de terminal): Tiene la capacidad de acceder de forma remota a otro computador, permitiendo al usuario que se conecte a un host de Internet y ejecute comandos. El cliente de Telnet recibe el nombre de host local, mientras el servidor Telnet recibe el nombre de host remoto.
- SNMP (Protocolo simple de administración de red): es un protocolo que provee una manera de monitorear y controlar los dispositivos de red y de administrar las configuraciones, la recolección de estadísticas, el desempeño y la seguridad.
- DNS (Domain Name System) Sistema de denominación de dominio: Sistema utilizado en Internet para convertir los nombres de los dominios y de sus nodos de red publicados abiertamente, en direcciones IP.
Capa 2 - Capa de transporte:
Tiene como tarea principal la de proveer comunicación punto a punto entre las aplicaciones. Los protocolos de transporte (TCP y UDP) usan el servicio de entrega de paquetes que provee la capa de Internet.
Proporciona servicios de transporte desde el host origen hacia el host destino. En esta capa se forma una conexión lógica entre los puntos finales de la red, el host transmisor y receptor. Los protocolos de transporte segmentan y reensamblan los datos enviados por las capas superiores en el mismo flujo de datos, o conexión lógica entre los extremos, brindando transporte de extremo a extremo a través de la nube controlando el flujo.
Se dice que internet está en la nube, por que los paquetes de datos pueden tomar múltiples rutas para llegar a su destino, los saltos entre Routers se representan con una nube que representa las distintas posibles rutas. La capa de transporte envía los paquetes de datos desde la fuente transmisora hacia el destino receptor a través de la nube. La nube maneja los aspectos tales como la determinación de la mejor ruta, balanceo de cargas, etc.
Capa 3 - Capa de Internet:
Provee el servicio de entrega de paquetes de una máquina a otra, por medio del protocolo de Internet (IP). La integridad de los datos no se verifica en este nivel, por lo que el mecanismo de verificación es implementado en capas superiores (Transporte o Aplicación).
IP proporciona un enrutamiento de paquetes no orientado a conexión de máximo esfuerzo. El IP no se ve afectado por el contenido de los paquetes, sino que busca una ruta de hacia el destino. El ICMP, Protocolo de mensajes de control en Internet, suministra capacidades de control y envío de mensajes.
ARP, Protocolo de resolución de direcciones determina la dirección de la capa de enlace de datos, la dirección MAC, para las direcciones IP conocidas.
RARP, Protocolo de resolución inversa de direcciones determina las direcciones IP cuando se conoce la dirección MAC.
Aquí define un paquete y un esquema de direccionamiento, transfiere los datos entre la capa Internet y las capas de acceso de red y enruta los paquetes hacia los hosts remotos, la verificación y corrección de errores las realiza el TCP (el protocolo de la capa superior), desde las capas de transporte o aplicación.
Capa 4 - Capa de acceso:
También denominada capa de host de red, maneja todos los aspectos que un paquete IP requiere para efectuar el enlace físico real con los medios de la red. Esta capa incluye los detalles de la tecnología LAN, WAN y todos los detalles de la capa física y de enlace de datos del modelo OSI. Acepta datagramas de la capa de Internet y los envía físicamente. El "módulo" para el acceso al medio es con frecuencia un controlador de dispositivo (Device Driver) las tarjetas de módem y otros dispositivos operan en la capa de acceso de red. La capa de acceso de red define los procedimientos para realizar la interfaz con el hardware de la red y para tener acceso al medio de transmisión y la "capa" de acceso al medio puede consistir de múltiples módulos.
El Protocolo Internet de Enlace Serial (SLIP) y el Protocolo de Punto a Punto (PPP) brindan acceso a la red a través de una conexión por módem.
Funciones: Asignación de direcciones IP a las direcciones físicas, el encapsulamiento de los paquetes IP en tramas y la interfaz de la red.
Estructura de un paquete tcp/ip:
<encabezado><información><---paquete tcp--->
<encabezado><--------información--------><----paquete ip---->
<encabezado><-----------------información-----------------><paquete ethernet>
<---------------------------------- medio físico ------------------------------------------>
TCP/IP, es un marco de trabajo robusto, escalable, multiplataforma y cliente-servidor, proporciona utilidades de TCP/IP básicas que permiten a equipos basados en Windows conectar y compartir información con otros sistemas de Microsoft y de otros proveedores como: Hosts de Internet, Sistemas Apple Macintosh, Mainframes IBM, Sistemas UNIX, Sistemas VMS abiertos, Familia Windows Server 2003, LAN Manager, Impresoras para red, Windows 95 – 98 - XP – 2000 – NT – Millennium – 7, la familia Windows Server 2003 incluye la versión más reciente del Protocolo Internet (IP versión 6).
Tabla comparativa características, ventajas y desventajas de los portocolos TCP/IP y OSI:
OSI
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TCP/IP
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OSI define claramente diferencias entre servicios, interfaces y protocolos.
Servicio: lo que un nivel hace
Interfaz: cómo se pueden acceder los servicios
Protocolo: la implementación de los servicios
Características:
OSI define claramente las diferencias entre los servicios, las interfaces, y los protocolos.
o Servicio: lo que un nivel hace
o Interfaz: cómo se pueden acceder los servicios
o Protocolo: la implementación de los servicios
TCP/IP no tiene esta clara separación.
- Malas políticas: investigadores y programadores contra los ministerios de telecomunicación
- En comparación, las redes típicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía
- OSI soporta servicios sin conexión y orientados a conexión en el nivel de red pero en el nivel de transporte solo acepta servicios orientados a conexión.
- El modelo OSI es más complejo, un elevado número de capas en las que a veces se repiten funciones lo que hace que en la mayoría de los sistemas no se lleguen a implementar todas.
- OSI nos introduce tres conceptos básicos: servicios, interfaces y protocolos, siendo explícita la distinción entre estos conceptos. Cada capa ofrece unos servicios determinados a su capa superior, que indican que es lo que hace la capa
- OSI distingue de forma clara los servicios, las interfaces y los protocolos.
- OSI fue definido antes de implementar los protocolos, por lo que algunas funcionalidades necesarias fallan o no existen. En cambio, TCP/IP se creó después que los protocolos, se amolda a ellos perfectamente.
Ventajas:
Proporciona a los fabricantes un conjunto de estándares que aseguraron una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnología de red utilizados por las empresas a nivel mundial.
Desventajas:
Las capas contienen demasiadas actividades redundantes, por ejemplo, el control de errores se integra en casi todas las capas siendo que tener un único control en la capa de aplicación o presentación sería suficiente.
La gran cantidad de código que fue necesario para implantar el modelo OSI y su consecuente lentitud hizo que la palabra OSI fuera interpretada como "calidad pobre", lo que contrastó con TCP/IP que se implantó exitosamente en el sistema operativo Unix y era gratis
OSI no tuvo exíto debido a
- Mal momento de introducción: insuficiente tiempo entre las investigaciones y el desarrollo del mercado a gran escala para lograr la estandarización
- Mala tecnología: OSI es complejo, es dominado por una mentalidad de telecomunicaciones sin pensar en computadores, carece de servicios sin conexión, etc.
- Malas implementaciones
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TCP/IP no tiene esta clara separación.
Características:
- Estándar en EE.UU. desde 1983
- Dispone de las mejores herramientas para crear grandes redes de ordenadores
- Independencia del fabricante
- TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación; combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa
- TCP/IP es más simple ya que tiene menos capas
- Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos.
- En TCP/IP la capa Internet funciona sin conexión y la capa de transporte nos puede ofrecer servicios sin conexión (UDP) u orientados a conexión (TCP).
Ventajas:
- Encaminable
- Imprescindible para Internet
- Soporta múltiples tecnologías
- Puede funcionar en máquinas de todo tamaño (multiplataforma)
Desventajas:
- El modelo no distingue bien entre servicios, interfaces y protocolos, lo cual afecta al diseño de nuevas tecnologías en base a TCP/IP.
- Peor rendimiento para uso en servidores de fichero e impresión
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