Título

Descripción del modelo OSI.

Autor o autores

Ana Karen Cortes Mendoza.

Luis Alberto López Cabrales.

Materia

Redes de computadoras.

Profesor

Juan Antonio Galindo García.

Curso

Ingeniería en sistemas computacionales.

Lugar, fecha

Tecnológico de Cuautla, 13/02/11

Índice

Resumen ............................................................................................................................................................................... 1

1.3 Descripción del modelo OSI ............................................................................................................................................ 2

1.3.1 Modelo de capas ..................................................................................................................................................... 3

1.3.2 Proceso de encapsulamiento de datos.................................................................................................................... 7

Conclusiones. ...................................................................................................................................................................... 11

Referencias.......................................................................................................................................................................... 12

1

Resumen En los años 60 y 70, las redes se construían en una sola pieza (arquitectura monolítica), lo

cual resultaba poco práctico, pues el más leve cambio podía implicar alterar todos sus

elementos.

En 1978 la organización ISO (International Standards Organization), propuso un modelo de

comunicaciones para red al que denominaron “The reference model of Open Systems

Interconnection”, conocido como MODELO OSI. Este modelo se basa en descomponer la

funcionalidad de la cadena de transmisión en diversos módulos.

Este modelo tiene dos componentes principales.

Un modelo de red basado en un modelo de 7 capas que son las siguientes:

Físico: Se encarga de los aspectos físicos de la conexión, tales como el medio de transmisión o el hardware.

Enlace: Controla el flujo de los mismos, la sincronización y los errores que puedan producirse.

Red: Nivel encargado de encaminar los datos hacia su destino eligiendo la ruta más efectiva.

Transporte: Transporta la información de una manera fiable para que llegue correctamente a su destino.

Sesión: Encargado de ciertos aspectos de la comunicación como el control de los tiempos.

Presentación: Se convierten e interpretan los datos que se utilizarán en el nivel de aplicación.

Aplicación: El nivel de aplicación es el destino final de los datos donde se proporcionan los servicios al usuario.

Una serie de protocolos concretos.

Cada capa utiliza un protocolo específico para comunicarse con las capas adyacentes, y

que añade a la cabecera del paquete cierta información adicional.

Ahora bien, para enviar y recibir datos mediante una red, los datos deben empaquetarse a

través de un proceso denominado encapsulamiento.

El encapsulamiento empaqueta los datos con la información de protocolo necesaria antes

de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a

través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos

de información.

2

Las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo.

3. Anexar (agregar) la dirección de red al encabezado.

4. Anexar (agregar) la dirección local al encabezado de enlace de datos.

5. Realizar la conversión a bits para su transmisión.

1.3 Descripción del modelo OSI

Durante los años 60 y 70 se crearon muchas tecnologías de redes, cada una basada en un diseño específico de hardware. Estos sistemas eran construidos de una sola pieza, una arquitectura monolítica. Esto significa que los diseñadores debían ocuparse de todos los elementos involucrados en el proceso, estos elementos forman una cadena de transmisión que tiene diversas partes: Los dispositivos físicos de conexión, los protocolos software y hardware usados en la comunicación.

Los programas de aplicación realizan la comunicación y la interfaz hombre-máquina que permite al humano utilizar la red. Este modelo, que considera la cadena como un todo monolítico, es poco práctico, pues el más pequeño cambio puede implicar alterar todos sus elementos.

Respondiendo a la teoría general imperante el mundo de la computación, de diseñar el hardware por módulos y el software por capas, en 1978 la organización ISO (International Standards Organization), propuso un modelo de comunicaciones para redes al que titularon "The reference model of Open Systems Interconnection", generalmente conocido como MODELO OSI.

Su filosofía se basa en descomponer la funcionalidad de la cadena de transmisión en diversos módulos, cuya interfaz con los adyacentes esté estandarizada. Esta filosofía de diseño presenta una doble ventaja: El cambio de un módulo no afecta necesariamente a la totalidad de la cadena, además, puede existir una cierta inter-operabilidad entre diversos productos y fabricantes hardware/software, dado que los límites y las interfaces están perfectamente definidas.

Esto supone por ejemplo, que dos software de comunicación distinta puedan utilizar el mismo medio físico de comunicación.

3

El modelo OSI tiene dos componentes principales:

Un modelo de red, denominado modelo básico de referencia o capa de servicio.

Una serie de protocolos concretos.

El modelo de red, aunque inspirado en el de Internet no tiene más semejanzas con aquél. Está basado en un modelo de siete (7) capas, mientras que el primitivo de Internet estaba basado en cuatro (4). Actualmente todos los desarrollos se basan en este modelo de 7 niveles que son los siguientes:

1. Físico 2. Enlace 3. Red 4. Transporte 5. Sesión 6. Presentación 7. Aplicación

Cada nivel realiza una función concreta, y está separado de los adyacentes por interfaces conocidas, sin que le incumba ningún otro aspecto del total de la comunicación.

Generalmente los dispositivos utilizados en las redes circunscriben su operación a uno o varios de estos niveles. Por ejemplo, un hub (concentrador) que amplifica y retransmite la señal a través de todos sus puertos está operando exclusivamente en la capa 1, mientras que un conmutador (switch) opera en las capas 1 y 2; un router opera en las capas 1, 2 y 3. Finalmente una estación de trabajo de usuario generalmente maneja las capas 5, 6 y 7.

En lo que respecta al software, hay que señalar que cada capa utiliza un protocolo específico para comunicarse con las capas adyacentes, y que añade a la cabecera del paquete cierta información adicional.

1.3.1 Modelo de capas

1. Capa física

Es la encargada de transmitir los bits de información por la línea o medio utilizado para la

transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos

componentes, de la velocidad de transmisión, si esta es unidireccional o bidireccional

(simplex, duplex o flull-duplex).

También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la

interpretación de las señales eléctricas.

Como resumen de los cometidos de esta capa, podemos decir que se encarga de

transformar un paquete de información binaria en una sucesión de impulsos adecuados al

4

medio físico utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión

por cable), electromagnéticos (transmisión Wireless) o luminosos (transmisión

óptica). Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso, se encarga de transformar

estos impulsos en paquetes de datos binarios que serán entregados a la capa de enlace.

2. Capa de enlace

Puede decirse que esta capa traslada los mensajes hacia y desde la capa física a la capa de

red. Especifica cómo se organizan los datos cuando se transmiten en un medio particular.

Esta capa define como son los cuadros, las direcciones y las sumas de control de los

paquetes Ethernet.

Además del direccionamiento local, se ocupa de la detección y control de errores

ocurridos en la capa física, del control del acceso a dicha capa y de la integridad de los

datos y fiabilidad de la transmisión. Para esto agrupa la información a transmitir en

bloques, e incluye a cada uno una suma de control que permitirá al receptor comprobar

su integridad. Los datagramas recibidos son comprobados por el receptor. Si algún

datagrama se ha corrompido se envía un mensaje de control al remitente solicitando su

reenvío.

La capa de enlace puede considerarse dividida en dos subcapas:

Control lógico de enlace LLC

Define la forma en que los datos son transferidos sobre el medio físico, proporcionando

servicio a las capas superiores.

Control de acceso al medio MAC

Esta subcapa actúa como controladora del hardware subyacente (el adaptador de

red). De hecho el controlador de la tarjeta de red es denominado a veces "MAC driver", y

la dirección física contenida en el hardware de la tarjeta es conocida como dirección. Su

principal consiste en arbitrar la utilización del medio físico para facilitar que varios equipos

puedan competir simultáneamente por la utilización de un mismo medio de transporte. El

mecanismo CSMA/CD ("Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection") utilizado

en Ethernet es un típico ejemplo de esta subcapa.

5

3. Capa de Red

Esta capa se ocupa de la transmisión de los datagramas (paquetes) y de encaminar cada

uno en la dirección adecuada tarea esta que puede ser complicada en redes grandes como

Internet, pero no se ocupa para nada de los errores o pérdidas de paquetes. Define la

estructura de direcciones y rutas de Internet. A este nivel se utilizan dos tipos de

paquetes: paquetes de datos y paquetes de actualización de ruta.

Como consecuencia esta capa puede considerarse subdividida en dos:

Transporte

Encargada de encapsular los datos a transmitir (de usuario). Utiliza los paquetes de

datos. En esta categoría se encuentra el protocolo IP.

Conmutación

Esta parte es la encargada de intercambiar información de conectividad específica de la

red. Los routers son dispositivos que trabajan en este nivel y se benefician de estos

paquetes de actualización de ruta. En esta categoría se encuentra el protocolo ICMP

responsable de generar mensajes cuando ocurren errores en la transmisión y de un modo

especial de eco que puede comprobarse mediante ping.

Los protocolos más frecuentemente utilizados en esta capa son dos: X.25 e IP.

4. Capa de Transporte

Esta capa se ocupa de garantizar la fiabilidad del servicio, describe la calidad y naturaleza

del envío de datos. Esta capa define cuando y como debe utilizarse la retransmisión para

asegurar su llegada. Para ello divide el mensaje recibido de la capa de sesión en trozos

(datagramas), los numera correlativamente y los entrega a la capa de red para su envío.

Durante la recepción, si la capa de Red utiliza el protocolo IP, la capa de Transporte es

responsable de reordenar los paquetes recibidos fuera de secuencia. También puede

funcionar en sentido inverso multiplexando una conexión de transporte entre diversas

conexiones de datos. Este permite que los datos provenientes de diversas aplicaciones

compartan el mismo flujo hacia la capa de red.

Un ejemplo de protocolo usado en esta capa es TCP, que con su homólogo IP de la capa de

Red, configuran la suite TCP/IP utilizada en Internet, aunque existen otros como UDP, que

es una capa de transporte utilizada también en Internet por algunos programas de

aplicación.

6

5. Capa de Sesión

Esta capa es la que se encarga de mantener y controlar el enlace establecido entre dos computadores que están transmitiendo datos de cualquier índole. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles.

6. Capa de Presentación

Esta capa se ocupa de los aspectos semánticos de la comunicación, estableciendo los

arreglos necesarios para que puedan comunicar máquinas que utilicen diversa

representación interna para los datos. .

En teoría esta capa presenta los datos a la capa de aplicación tomando los datos recibidos

y transformándolos en formatos como texto imágenes y sonido. En realidad esta capa

puede estar ausente, ya que son pocas las aplicaciones que hacen uso de ella.

7. Capa de Aplicación

Esta capa describe como hacen su trabajo los programas de aplicación (navegadores,

clientes de correo, terminales remotos, transferencia de ficheros etc.) Esta capa

implementa la operación con ficheros del sistema. Por un lado interactúan con la capa de

presentación y por otro representan la interfaz con el usuario, entregándole la

información y recibiendo los comandos que dirigen la comunicación.

Algunos de los protocolos utilizados por los programas de esta capa son HTTP, SMTP, POP,

IMAP etc.

7

1.3.2 Proceso de encapsulamiento de datos Sabemos que todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un

destino, y que la información que se envía a través de una red se denomina datos o

paquete de datos. Si un ordenador (host A) desea enviar datos a otro (host B), en primer

término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado

encapsulamiento.

El encapsulamiento empaqueta los datos con la información de protocolo necesaria antes

de que se una al tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a

través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos

de información. La palabra "encabezado" significa que se ha agregado la información

correspondiente a la dirección).

Encapsulamiento de datos:

Para ver cómo se produce el encapsulamiento, examina la forma en que los datos viajan a

través de las capas como lo ilustra la figura. Una vez que se envían los datos desde el

origen, como se describe en la siguiente figura, viajan a través de la capa de aplicación y

recorren todas las demás capas en sentido descendiente. Como puedes ver, el

empaquetamiento y el flujo de los datos que se intercambian experimentan cambios a

medida que las redes ofrecen sus servicios a los usuarios finales.

8

Como lo muestran las figuras, las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de conversión a fin de encapsular los datos:

1. Crear los datos

Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres alfanuméricos

se convierten en datos que pueden enviarse por la red.

2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo.

Los datos se empaquetan para ser transportados por la red. Al utilizar segmentos, la

función de transporte asegura que los ordenadores del mensaje en ambos extremos del

sistema de correo electrónico se puedan comunicar de forma fiable.

3. Anexar (agregar) la dirección de red al encabezado.

Los datos se colocan en un paquete o datagrama que contiene el encabezado de red con

las direcciones lógicas de origen y de destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos

de red a enviar los paquetes a través de la red por una ruta seleccionada.

4. Anexar (agregar) la dirección local al encabezado de enlace de datos.

Cada dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le

permite conectarse al próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace.

Cada dispositivo en la ruta de red seleccionada requiere el entramado para poder

conectarse al siguiente dispositivo.

5. Realizar la conversión a bits para su transmisión.

La trama debe convertirse en un patrón de unos y ceros (bits) para su transmisión a través

del medio (por lo general un cable). Una función de temporización permite que los

dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio en la

red física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo

electrónico puede originarse en una LAN, cruzar el backbone (red principal) de un campus

y salir por un enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota. Los encabezados y

la información final se agregan a medida que los datos se desplazan a través de las capas

del modelo OSI.

9

Ejemplo de encapsulamiento de datos:

Nombres de los datos de cada capa OSI

Para que los paquetes de datos puedan viajar desde el origen hasta su destino, cada capa

del modelo OSI en el origen debe comunicarse con su capa igual en el lugar destino. Esta

forma de comunicación se conoce como comunicaciones de par-a-par. Durante este

proceso, cada protocolo de capa intercambia información, que se conoce como unidades

de datos de protocolo (PDU), entre capas iguales. Cada capa de comunicación, en el

ordenador origen, se comunica con un PDU específico de capa y con su capa igual en el

ordenador destino como puedes ver en la figura.

Los paquetes de datos de una red parten de un origen y se envían a un destino. Cada capa

depende de la función de servicio de la capa OSI que se encuentra debajo de ella. Para

brindar este servicio, la capa inferior utiliza el encapsulamiento para colocar la PDU de la

capa superior en su campo de datos, luego le puede agregar cualquier encabezado e

información final que la capa necesite para ejecutar su función. Posteriormente, a medida

que los datos se desplazan hacia abajo a través de las capas del modelo OSI, se agregan

encabezados e información final adicionales. Después de que las Capas 7, 6 y 5 han

agregado la información, la Capa 4 agrega más información. Este agrupamiento de datos,

la PDU de Capa 4, se denomina segmento.

10

Por ejemplo, la capa de red presta un servicio a la capa de transporte y la capa de

transporte presenta datos al subsistema de red. La tarea de la capa de red consiste en

trasladar esos datos a través de la red. Ejecuta esta tarea encapsulando los datos y

agregando un encabezado, con lo que crea un paquete (PDU de Capa 3). Este encabezado

contiene la información necesaria para completar la transferencia, como por ejemplo, las

direcciones lógicas origen y destino.

Comunicación de igual a igual:

La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa de red. Encapsula la

información de la capa de red en una trama (la PDU de Capa 2); el encabezado de la trama

contiene información (por ej., direcciones físicas) que es necesaria para completar las

funciones de enlace de datos. La capa de enlace de datos suministra un servicio a la capa

de red encapsulando la información de la capa de red en una trama.

La capa física también suministra un servicio a la capa de enlace de datos. La capa física

codifica los datos de la trama de enlace de datos en un patrón de unos y ceros (bits) para

su transmisión a través del medio (generalmente un cable) en la Capa 1.

11

Conclusiones. La red en un primer momento era de arquitectura monolítica, es decir un solo conjunto,

pero evoluciono hasta tener el modelo OSI que se divide en dos: un modelo de red que

contiene 7 capas por las cuales pasan los paquetes de datos y una serie de protocolos para

lograr la comunicación entre las capas.

Para enviar y recibir datos en la red, estos se empaquetan en un proceso llamado

encapsulamiento. Este proceso empaqueta los datos con la información de protocolo

necesaria antes de que se una al tránsito de la red.

12

Referencias.

http://www.monografias.com/trabajos29/modelo-osi/modelo-osi.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI

http://maxonlineblog.blogspot.com/2009/11/4-proceso-de-encapsulamiento.html

http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php