Protocolos El modelo OSI

TEMA I

Historia de internet

Conceptos de tecnología

Conceptos de redes

Internet de las cosas

TEMA II

Modelo OSI

Protocolos El modelo OSI proporciona un marco conceptual para la comunicación entre computadores, pero el modelo en sí no es un método de comunicaciones. El intercambio de información se hace posible gracias a la utilización de protocolos de comunicación. En el contexto de redes de datos, un protocolo es un conjunto de reglas y convenciones que definen la forma en que los equipos intercambian la información a través de la red. Un protocolo implementa las funciones de una o más capas del modelo OSI. Existe una amplia gama de protocolos de comunicaciones. Algunos de ellos son protoclos LAN, protocolos WAN, protocolos de ruteo, y protocolos de red. Los primeros operan en la capa física y la de enlace de datos. Los segundos operan en las tres capas inferiores. Los terceros pertenecen a la capa de red y son responsables del intercambio de información entre routers para que estos puedan seleccionar el camino correcto para el tráfico de la red. Por último, los protocolos de red son varios de los protocolos que estén en un determinado stack. Muchos de estos protocolos dependen de otros para su correcta operación. Por ejemplo, ciertos protocolos de ruteo utilizan protocolos de red para el intercambio de información entre routers. 2.3.3 Comunicación entre sistemas La información que se transfiere de una aplicación de software en un computador a otra aplicación de software en otro computador debe pasar por todas las capas del modelo OSI. Por ejemplo, si la aplicación en el Sistema A quiere transmitir información a una aplicación del Sistema B, el programa en el Sistema A pasa la información a la capa de aplicación (capa 7) del sistema A. La capa de aplicación luego le pasa la información a la capa de presentación (capa 6), la que a su vez se la pasa a la capa de sesión (capa 5) y así sucesivamente hasta llegar a la capa física (capa 1). Luego, la información se pone en el medio físico se envía a través de esta al Sistema B. La capa física del Sistema B rescata la información del medio físico y se la pasa a la capa de enlace de datos (capa 2), la que a su vez se la pasa a la capa de red (capa 3) y así sucesivamente hasta que llega a la capa de aplicación (capa 7) del Sistema B. Luego de que esto ha sucedido, la capa de aplicación le pasa la información al programa de aplicación y entonces se completa el proceso de comunicación. 2.3.3.1 Interacción entre capas del modelo OSI Una determinada capa del modelo OSI generalmente se comunica con otras tres capas: la capa inmediatamente superior, la capa inmediatamente inferior y su capa par en el sistema con el que se está comunicando. Por ejemplo, la capa de enlace de datos en el Sistema A se comunica con la capa física del Sistema A, con la capa de red del sistema A, y con la capa de enlace de datos del Sistema B. 11 2.3.3.2 Servicios de las capas OSI Una capa OSI se comunica con otra para hacer uso de los servicios que la segunda le puede proporcionar. Los servicios proporcionados por las capas adyacentes ayudan a una determinada capa a comunicarse con su par en otro sistema. Hay tres elementos básicos involucrados en los servicios: el usuario del servicio, el proveedor del servicio y el punto de acceso al servicio o service access point (SAP). En este contexto, el usuario del servicio es la capa que solicita un servicio de una capa inferior. El proveedor del servicio es la capa que proporciona el servicio al usuario. Las capas pueden proporcionar servicios a múltiples usuarios. El SAP es la ubicación conceptual en que una capa solicita los servicios de otra. 2.3.4 Capas OSI e intercambio de información Las siete capas OSI utilizan varias formas de información de control para comunicarse con su capa par en otro computador. Esta información de control consiste en peticiones e instrucciones que son intercambiadas entre capas pares. La información de control típicamente toma una de dos formas posibles: headers o trailers. Los headers se agregan al comienzo a los datos a medida que pasan a las capas inferiores. Los trailers se les agregan al final a los datos que pasan de arriba hacia abajo. Los headers, trailers y los datos son conceptos relativos, dependiendo de la capa que analice la unidad de información. En la capa de red por ejemplo, una unidad de información consta de un header de capa 3 más los datos. En la capa de enlace de datos, sin embargo, toda la información recibida de la capa de red (header de capa 3 y datos) es tratado como datos. En otras palabras, la porción de datos de una unidad de información en una determinada capa puede contener headers, trailers y datos delas capas superiores a ella. Esto se conoce con el nombre de encapsulación. 2.3.4.1 Proceso de intercambio de información El proceso de intercambio de información ocurre entre capas pares del modelo OSI. Cada capa en el sistema fuente agrega información de control a los datos, y cada capa en el equipo de destino analiza y remueve la información de control de los datos. Si el sistema A tiene datos de una aplicación para enviárselos a B, éstos se pasan a la capa de aplicación. Esta capa del sistema A comunica cualquier información de control requerida por la misma capa del sistema B agregándole un encabezado a los datos. La unidad de información resultante (encabezado mas datos) es pasada a la capa de presentación, la que le agrega su propio encabezado con información de control para la capa de presentación del sistema B. La unidad de información va creciendo a medida que cada capa va agregando su encabezado (y en algunos casos un trailer que va al final del paquete) con información de control que será utilizada por su capa par en el equipo B. 12 En la capa física, la unidad de información completa se transmite a través del medio. La capa física del sistema B recibe la unidad de información y la pasa a la capa de enlace de datos. Esta revisa la información de control contenida en el encabezado. Luego se remueve el encabezado, y el resto se pasa a la capa de red. Cada capa realiza las mismas acciones: primero, lee la información del encabezado enviada por su capa par; luego, remueve el encabezado; y finalmente, pasa la información que queda a la capa inmediatamente superior. Luego de que la capa de aplicación realiza estas acciones, los datos pasan a la aplicación de software en el sistema B tal cual fueron transmitidos por la aplicación en el sistema A. Figura 2-3: Esquema Modelo OSI 2.3.5 Descripción de las capas del modelo En esta sección se describen las características y funciones más importantes de cada una de las siete capas que conforman el modelo OSI. 2.3.5.1 Capa Física Esta capa define las especificaciones eléctricas, mecánicas y funcionales para activar, mantener, y desactivar el enlace físico entre sistemas. Estas especificaciones definen características como el nivel de voltaje, tiempo entre cambios de voltaje, tasas de datos a nivel físico, distancias máximas de transmisión, y conectores. Esta capa le presta servicios a la capa de enlace de datos. 2.3.5.2 Capa de Enlace de Datos Esta capa se encarga de que los datos sean enviados libres de errores a su destino. Diferentes especificaciones para la capa de enlace de datos definen distintas características de red y de protocolos, incluyendo direccionamiento físico, topología de red, notificación de errores, secuenciado de frames y control de flujo. 13 El direccionamiento físico (en contraposición al direccionamiento de red) define como son las direcciones de los equipos en la capa de enlace. La topología de red consiste en las especificaciones de capa de enlace que a menudo definen como deben estar conectados físicamente los equipos, como por ejemplo una topología de bus o de estrella. La notificación de errores alerta a los protocolos de las capas superiores que ha ocurrido un error en la transmisión, y el secuenciado de frames reordena los frames que son transmitidos desordenados. Por último, el control de flujo modera la transmisión de datos para que el equipo receptor no sea sobrecargado con más tráfico del que puede procesar. La IEEE ha subdividido la capa de enlace de datos en dos subcapas: LLC (Logical Link Control o Control de Enlace Lógico) y MAC (Media Access Control o Control de Acceso al Medio). La subcapa LLC maneja las comunicaciones entre equipos sobre un enlace de red. Se define en la especificación IEEE 802.2 y soporta servicios orientados y no orientados a la conexión utilizados por protocolos de capas superiores. El IEEE 802.2 define un número de campos en los frames de la capa de enlace que permiten que múltiples protocolos de las capas superiores compartan un solo enlace físico. La subcapa MAC maneja el acceso al medio físico. La especificación IEEE define las direcciones MAC, que permiten que múltiples equipos se identifiquen unívocamente unos a otros en la capa de enlace.

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