Modelo OSI
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Transcript of Modelo OSI
27/04/23 1
Mc. Marcos Ortega Hernandez
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)
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Compra de boletos
Documentar equipaje
Embarque
Despegué
Confirmar retorno
Recoger equipaje
Dembarque
Aterrizaje
Viaje redondo en avión
Ruta de vuelo 27/04/23 3
Proceso de un viaje aéreo en capas de servicios
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Entrega mostrador a mostrador de [personas y equipaje]
Traslado de equipaje: entrega-reclamo
Traslado de personas: embarque-desembarque
Traslado de la aeronave: pista a pistaRuta 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
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Boleto (compra)
equipaje (entrega)
embarque
despegue
Vuelo
Confirmar retorno
equipaje (reclamo)
desembarque
aterrizaje
Vuelo
ruta de vuelo
Salid
a Ae
ropu
erto
Llega
da
Aero
puer
to
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
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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
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OSI es un estándar
El desarrollo inicial de las redes de computadores fue promovido por redes experimentales como ARPANet y CYCLADES, seguidos por los fabricantes de computadores (SNA, DECnet, etcétera). Las redes experimentales se diseñaron para
ser heterogéneas (no importaba la marca del computador). Las redes de los fabricantes de equipos tenían su propio conjunto de convenciones para interconectar sus equipos y lo llamaban su “arquitectura de red”
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OSI es un estándar
La necesidad de interconectar equipos de diferentes fabricantes se hizo evidente.
En 1977, la ISO (International Organization for Standarization) reconoció la necesidad de crear estándares para las redes informáticas y creó el subcomité SC16 (Open Systems Interconnection)
La primera reunión de éste subcomité se llevo a cabo en marzo de 1978. El modelo de referencia OSI fue desarrollado después de cerca de 18 meses de discusión.
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OSI es un estándar
El modelo OSI fue adoptado en 1979 por el comité técnico TC97 (procesamiento de datos), del cual dependía el subcomité SC16
OSI fue adoptado en 1984 oficialmente como un estándar internacional por la ISO (International Organization of Standards).
Ahora es la recomendación X.200 de la ITU (International Telecommunication Union) y la norma ISO/IEC 7498-1
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OSI como Modelo de Referencia OSI es un modelo de referencia que
muestra como debe transmitirse un mensaje entre nodos en una red de datos
El modelo OSI tiene 7 niveles de funciones No todos los productos comerciales se
adhieren al modelo OSI Sirve para enseñar redes y en discusiones
técnicas (resolución de problemas).
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¿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.
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¿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 OSI27/04/23 13
Operación: 1ª aproximación
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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
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AplicaciónPresentación
SesiónTransporte
RedEnlaceFísica
AplicaciónPresentación
SesiónTransporte
RedEnlaceFísica1
234567
1234567Al enviar
el mensaje“baja”
Al recibirel mensaje“sube”
REDNodo 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
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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
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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
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Capa A
Capa B
Capa A
Capa B
NODO 1 NODO 2
Otra forma de ver los protocolos y las interfaces Otras personas incluyen la “interfaz” y el “protocolo” del modelo OSI como parte del Protocolo. El protocolo provee un servicio de comunicaciones que elementos (objetos) con un nivel más alto en el modelo de capas (como los procesos de aplicaciones o protocolos de más alto nivel) utilizan para intercambiar mensajes. En este caso, cada protocolo define dos interfaces diferentes
Una interfaz de servicio hacia otros objetos dentro del mismo computador que desean utilizar el servicio de comunicaciones del protocolo. Esta interfaz define las operaciones que los objetos locales pueden solicitar al protocolo (es la interfaz de OSI). Una interfaz entre pares (peer-to-peer). Define la forma y el significado de los mensajes intercambiados entre implementaciones del mismo protocolo pero ejecutándose en diferentes nodos para establecer el servicio de comunicaciones (es el protocolo de OSI).
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Otra forma de ver los protocolos y las interfaces
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Nodo 1
Protocol
Objeto de alto nivel
Interfaz deServicio
Interfaz Peer-to-peer
Nodo 2
Protocol
Objeto de alto nivel
Más sobre protocolos
Excepto en la capa física, la comunicación entre pares es indirecta. Cada protocolo se comunica con su “par”
pasando los mensajes a otro protocolo de una capa inferior.
Hay que recordar que la palabra protocolo se usa en dos sentidos: Algunas veces hace referencia a la abstracción
de las interfaces (operaciones definidas por la interfaz de servicio y la interfaz entre pares)
Otras veces se refiere al módulo –programa- que implementa en la realidad las dos interfaces.
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Operación: 3ª aproximación
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AplicaciónPresentación
SesiónTransporte
RedEnlaceFísica
AplicaciónPresentación
SesiónTransporte
RedEnlaceFísica
RED
Nodo A Nodo B
DATOS
DATOS
DATOS
DATOSHeader 4
Header 3
Header 2
Unidades de Información
Puede contenerencabezados delas capas 5, 6 y 7
Mensaje
Paquete
Frame
bits
Encapsulación Cuando un protocolo de una capa superior envía datos a su
par en otro nodo, los entrega al protocolo de la capa inferior. El protocolo de la capa inferior no sabe si el protocolo de nivel
superior envía una imagen, un correo o una secuencia numérica. Luego el protocolo del nivel inferior, para crear su mensaje,
agrega una información de control (header) que es utilizada entre pares para comunicarse entre ellos. Esta información de control generalmente es colocada al iniciar el
mensaje. En algunos casos se anexa información de control al final del mensaje y la llaman trailer.
A los datos entregados por el protocolo de la capa superior, dentro del mensaje, se le llama cuerpo del mensaje o payload.
La operación de “meter” el mensaje del nivel superior detrás de un header o cabecera en el mensaje de nivel inferior se llama encapsulación.
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Multiplexamiento y demultiplexamiento En de cada una de las capas de un modelo de
comunicaciones se pueden alojar varios procolos. Por esto razón, dentro del header que agrega un protocolo
al construir el mensaje para su par, ubicado en otro nodo, debe incluir un identificador para indicar a qué protocolo o servicio de la capa superior le pertenece el “payload”. Este identificador es conocido como llave de multiplexación
(demux key) Cuando el mensaje llega al nodo destino, el protocolo que
lo recibe debe retirar el header, mirar la llave de multiplexación y entregar (demultiplexar) la carga útil (payload) al protocolo o aplicación correctos en la capa superior. En los headers, las llaves de multiplexación se implementan de
diferentes maneras: diferentes tamaños (un byte, dos bytes, cuatro bytes) o algunos colocan sólo la identificación de la aplicación destino, otros colocan la aplicación origen y la destino.
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Operación: 4ª aproximación (1)
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Enlace (2)
Física (1)
Usuario en el Nodo A envía el mensaje “Tengo una idea.”
H4H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.H3
H4
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Red (3)Transp. (4)Sesión (5)
Los datos se encapsulan y se registraa qué protocolo de la capa superiorle pertenece la carga útil (payload)
Operación: 4ª aproximación (2)
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Física (1)
Usuario en el Nodo B recibe el mensaje “Tengo una idea.”
H4H3
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Teng o una idea.H3
H4
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
H2 H4H3 Teng T2 o una idea.H3H2 T2
Tengo una idea.
Tengo una idea.
Enlace (2)Red (3)
Transp. (4)Sesión (5)
Para entregar el mensaje al protocolocorrecto, dentro de una capa, se usala llave de multiplexación.
Los 7 Niveles del modelo OSI
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AplicaciónPresentación
SesiónTransporte
RedEnlaceFísica
Aplicaciones de Red: transferencia de archivosFormatos y representación de los datosEstablece, mantiene y cierra sesiones
Entrega confiable/no confiable de “mensajes”Entrega los “paquetes” y hace enrutamiennto
Transfiere “frames”, chequea erroresTransmite 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.
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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.
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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
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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 congestión27/04/23 31
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?
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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.
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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.
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Arquitectura OSI
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Uno o más nodos dentro de la Red
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
Red
Enlace
Física
Red
Enlace
Física
End system End system
Intermediate systems
Perspectivas del modelo OSI El modelo OSI permite trabajar con la
complejidad de los sistemas de comunicación de datos
Las implementaciones de arquitecturas de red reales no cumplen (o lo hacen parcialmente) con el Modelo OSI: TCP/IP, SNA, Novell Netware, DECnet,
AppleTalk, etc.
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Perspectivas del modelo OSI Se intentó construir una implementación del
modelo OSI A finales de los 80, el gobierno de EEUU quiso
establecer GOSIP (Government Open Systems Interconnect Profile) como algo obligatorio. NO funcionó. Perdió vigencia en 1995
¿Qué sucederá con OSI? Los protocolos de la implementación OSI
desarrollada son demasiado complejos y tienen fallas Están implementados de manera muy regular Sin embargo, TCP/IP sigue mejorando continuamente
El modelo OSI sigue siendo un modelo pedagógico.
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