Modelo OSI

O modelo OSI (Open Systems Interconnection), ou Interconexión de Sistemas Abertos, é un conxunto de estándares ISO (segundo a ISO/IEC 7498-1) relativo á interconexión dos sistemas de comunicacións publicado en 1980. Un sistema aberto é un sistema que non depende dunha arquitectura específica propietaria. Este estándar tamén é coñecido por capas OSI. Propósito
Para facilitar o proceso de estandarización e obter interconectividade entre máquinas de diferentes fabricantes ou marcas, a Organización Internacional para a Estandarización aprobou, no inicio dos anos 80, un modelo de referencia para permitir a comunicación entre máquinas heteroxéneas, denominado OSI (Open Systems Interconnection). Ese modelo serve de base para calquera tipo de rede, sexa de curta, media ou longa distancia.
Seguindo o esquema deste modelo creáronse numerosos protocolos. A chegada de protocolos máis flexibles onde as capas non están tan desmarcadas e a correspondencia cos niveis non era tan clara puxo a este esquema nun segundo plano. Con todo úsase no ensino como unha maneira de mostrar como pode estruturarse unha "pila" de protocolos de comunicacións.
O modelo especifica o protocolo que debe usarse en cada capa, e adoita falarse de modelo de referencia xa que se usa como unha gran ferramenta para o ensino de comunicación de redes.
Trátase dunha normativa estandarizada útil debido á existencia de moitas tecnoloxías, fabricantes e compañías dentro do mundo das comunicacións, e ó estar en continua expansión, tivo que crearse un método para que todos puidesen entenderse dalgún modo, mesmo cando as tecnoloxías non coincidisen. Deste xeito, non importa a localización xeográfica ou a linguaxe utilizada. Todo o mundo debe aterse a unhas normas mínimas para poder comunicarse entre si. Isto é sobre todo importante cando falamos da rede de redes, é dicir, Internet.
Este modelo está dividido en sete capas: Descrición das capas
Capa física
Esta capa está directamente ligada ó equipo físico de cable ou outra canle de comunicación. É a que comunica directamente co controlador do interface de rede. Ocúpase, polo tanto, de permitir unha comunicación bastante simple e fiable, na maioría dos casos cun control de erros básico. As súas funcións principais poden resumirse en: Definir as características eléctricas e mecánicas do medio, taxa de transferencia dos bits, voltaxe etc.
Transmitir o fluxo de bits a través do medio físico.
Control do aceso ó medio.
Control lóxico de ligazón.
Confirmación e retransmisión de tramas.
Control da cantidade e velocidade de transmisión das informacións pola rede.
Garantir a conexión (aínda que non a fiabilidade desa conexión).
Capa de ligazón de datos
Esta capa tamén se designa por capa de ligazón de datos. Prové dunha ligazón confiábel entre dous nodos directamente conectados, detectando e corrixindo, na medida do posíbel, os erros que se puidesen producir na capa física, establecendo un protocolo de comunicación entre sistemas conectados directamente. O enderezo é físico, embutido na interface de rede. Exemplo de protocolos de ligazón WAN: PPP, X. 25.
Exemplo de protocolos de ligazón LAN: Ethernet, Token ring.
Funciona en ambientes TCP/IP
Capa de rede
Encárgase de identificar o enrutamento existente entre unha ou máis redes. As unidades de información denomínanse paquetes, e pódense clasificar en protocolos enrutables e protocolos de enrutamento. Enrutables: viaxan cos paquetes (IP, IPX, APPLETALK)
Enrutamento: permiten seleccionar as rutas (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP)
O obxectivo da capa de rede é facer que os datos cheguen desde a orixe ó destino, aínda cando ambos non estean conectados directamente. A capa de rede é responsábel do enderezo dos paquetes, convertendo enderezos lóxicos en enderezos físicos, de forma que os paquetes consigan chegar correctamente ó destino. Esta capa tamén determina a ruta que os paquetes seguirán para acadar o destino, baseada en factores como condicións do tráfico da rede e prioridades. Esa capa é usada cando a rede posúe máis dun segmento e, con iso, hai máis dun camiño para un paquete de datos dende a orixe ata o destino.
Os dispositivos que facilitan tal tarefa denomínanse encamiñadores ou enrutadores, aínda que é máis frecuente atopalo co nome en inglés routers. Os routers traballan nesta capa, aínda que poden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependendo da función que se lle asigne. Os firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direccións de máquinas.
Neste nivel realízase o direccionamento lóxico e a determinación da ruta dos datos até o seu receptor final.
As funcións desta capa son as seguintes: Enrutamento.
Encamiñamento.
Enderezo.
Interconexión de redes.
Tratamento de erros.
Control de conxestións.
Secuenciamento (orde en secuencia) dos paquetes.
Os protocolos utilizados na capa de rede que levan datos do usuario son: Versión 4 do Protocolo de Internet (IPv4).
Versión 6 do Protocolo de Internet (IPv6).
Intercambio Novell de paquetes de internetwork (IPX).
AppleTalk.
Servizo de rede sen conexión (CLNS/DECNet).
Capa de transporte
Capa encargada de efectuar o transporte dos datos (que se atopan dentro do paquete) da máquina orixe á de destino, independizándoo do tipo de rede física que se estea a utilizar.
A PDU da capa 4 chámase segmento ou datagrama, dependendo de se corresponde a TCP ou UDP.
No emisor, a capa de transporte é responsable de dividir os datos enviados pola capa de sesión en paquetes que serán transmitidos pola rede, é dicir, xestionados pola capa de rede. No receptor, a capa de transporte é responsable de unir os paquetes recibidos da capa de rede e xerar o dato orixinal para envialo á capa de sesión.
Todo isto inclúe ter un control de fluxo (colocar os paquetes recibidos en orde, en caso de que chegaran fóra de orde) e corrección de erros, tipicamente enviando ó transmisor unha confirmación de recibo (acknowledge), informando que o paquete foi recibido con éxito.
A capa de transporte separa as capas de nivel de aplicación (capas 5 a 7) das capas inferiores (capas de 1 a 3). As capas 1 a 3 ocúpanse da maneira con que os datos serán transmitidos pola rede. As capas de 5 a 7 ocúpanse dos datos contidos nos paquetes de datos, para seren enviados ou recibidos pola aplicación responsable. A capa 4, transporte, fai a ligazón entre eses dous grupos.
Os seus protocolos son o TCP e o UDP; o primeiro orientado a conexión e o outro sen conexión.
Traballan, polo tanto, con portos lóxicos e xunto coa capa rede dan forma ós coñecidos como Sockets IP: Porto (exemplo de socket: 191. 16. 200. 54: 80).
O obxectivo final da capa de transporte é proporcionar un servizo eficiente, confiable e de baixo custo ós seus usuarios, normalmente entidades da capa de sesión.
Capa de sesión
Esta capa é a que se encarga de manter e controlar a ligazón establecida entre dous computadores que están a transmitir datos de calquera índole. Polo tanto, o servizo provisto por esta capa é a capacidade de asegurar que, dada unha sesión establecida entre dúas máquinas, a mesma poderase efectuar para as operacións definidas de principio a fin, renovándoas en caso de interrupción. En moitos casos, os servizos da capa de sesión son parcial ou totalmente prescindibles.
Pon a disposición servizos como puntos de control periódicos a partir dos cales a comunicación pode ser restablecida en caso de avaría na rede.
Capa de presentación
O obxectivo é encargarse da representación da información, de maneira que aínda que distintos equipos poidan ter diferentes representacións internas de caracteres os datos cheguen de maneira recoñecible.
Esta capa é a primeira en traballar máis o contido da comunicación que como se establece a mesma. Nela trátanse aspectos tales como a semántica e a sintaxe dos datos transmitidos, xa que distintas computadoras poden ter diferentes formas de manexalas.
Esta capa tamén permite cifrar os datos e comprimilos. Polo tanto, podería dicirse que esta capa actúa como un tradutor, por iso ás veces é chamada capa de tradución.
Grazas a esta capa computadores con arquitectura de hardware e SOs diferentes poden comunicarse.
Capa de aplicación
A capa de aplicación ofrece ás aplicacións a posibilidade de acceder ós servizos das demais capas e define os protocolos que utilizan as aplicacións para intercambiar datos, como correo electrónico (POP e SMTP), xestores de bases de datos e servidor de ficheiros (FTP) etc. Hai tantos protocolos como aplicacións distintas e posto que continuamente se desenvolven novas aplicacións, o número de protocolos medra sen parar.
Cabe aclarar que o usuario normalmente non interactúa directamente co nivel de aplicación, adoita interactuar con programas que á súa vez interactúan co nivel de aplicación pero ocultando a complexidade subxacente. Unidades de datos
O intercambio de información entre dúas capas OSI consiste en que cada capa no sistema fonte agrégalle información de control ós datos, e cada capa no sistema de destino analiza e quita a información de control dos datos que recibe como segue:
Se un computador (A) desexa enviar datos a outro (B), en primeiro termo os datos deben empaquetarse a través dun proceso denominado encapsulamento, é dicir, a medida que os datos se desprazan a través das capas do modelo OSI, reciben encabezados, información final e outros tipos de información. N-PDU (Unidade de datos de protocolo) É a información intercambiada entre entidades pares, é dicir, dúas entidades pertencentes á mesma capa pero en dous sistemas diferentes, utilizando unha conexión (N-1).
Está composta por:
N-SDU (Unidade de datos do servizo)
Son os datos que necesitan as entidades (N) para realizar funcións do servizo pedido pola entidade (N+1).
N-PCI (Información de control do protocolo)
Información intercambiada entre entidades (N) utilizando unha conexión (N-1) para coordinar a súa operación conxunta.
N-IDU (Unidade de datos de interface) É a información transferida entre dous niveis adxacentes, é dicir, dúas capas contiguas.
Está composta por: N-ICI (Información de control do interface)
Información intercambiada entre unha entidade (N+1) e unha entidade (N) para coordinar a súa operación conxunta.
Datos de Interface-(N)
Información transferida entre unha entidade-(N+1) e unha entidade-(N) e que normalmente coincide coa (N+1)-PDU. Transmisión dos datos
A capa de aplicación recibe a mensaxe do usuario e engádelle unha cabeceira constituíndo así a PDU da capa de aplicación. A PDU transfírese á capa de aplicación do nodo destino, este elimina a cabeceira e entrega a mensaxe ó usuario.
Para iso foi necesario todo este proceso: Entregar a PDU á capa de presentación para iso hai que engadirlle a correspondente cabeceira ICI e transformala así nunha IDU, a cal se transmite á devandita capa.
A capa de presentación recibe a IDU, quítalle a cabeceira e extrae a información, é dicir, a SDU, a esta engádelle a súa propia cabeceira (PCI) constituíndo así a PDU da capa de presentación.
Esta PDU é transferida á súa vez á capa de sesión mediante o mesmo proceso, repetíndose así para todas as capas.
Ó chegar ó nivel físico envíanse os datos que son recibidos pola capa física do receptor.
Cada capa do receptor ocúpase de extraer a cabeceira, que anteriormente engadira a súa capa homóloga, interpretala e entregar a PDU á capa superior.
Finalmente, chegará á capa de aplicación, a cal entregará a mensaxe ó usuario. Formato dos datos
Outros datos reciben unha serie de nomes e formatos específicos en función da capa na que se atopen, debido a como se describiu anteriormente a adhesión dunha serie de encabezados e información final.
Os formatos de información son os que mostra o gráfico: APDU
Unidade de datos en capa de aplicación (capa 7).
PPDU
Unidade de datos na capa de presentación (capa 6).
SPDU
Unidade de datos na capa de sesión (capa 5).
Segmento de transporte ou Datagrama
Unidade de datos na capa de transporte (capa 4).
Paquete
Unidade de datos no capa de rede (capa 3).
Trama
Unidade de datos na capa de ligazón (capa 2).
Bits
Unidade de datos na capa física (capa 1).