Modelo de referencia iso/osi En el lenguaje de las redes, un protocolo de comunicaciones es un estándar de software que controla la comunicación entre dos estaciones, como OSI (Open System Interconnection model), definido por la ISO (International Standards Organization), esto con el fin de que los nodos que conforman una red , sean capaces de establecer comunicación sin problema.

Entonces, un protocolo es una serie de reglas y convenciones, es decir, un acuerdo entre 'las partes' que se comunican para determinar cómo va a proceder la comunicación. Para reducir la complejidad de su diseño, muchas redes están organizadas como una serie de capas o niveles, cada una construida sobre la inferior.

El número de capas, su nombre y su función difieren entre un tipo de red y otra. Sin embargo, en todas las redes el propósito de cada capa es ofrecer ciertos servicios a las capas superiores, de modo que no tengan que ocuparse del detalle de la implementación real de los servicios. Un protocolo permite la comunicación entre las capas similares de las máquinas; así, la capa uno debe comunicarse con la capa uno, la dos con la dos, etc. Dependiendo de su complejidad, una red puede tener más o menos capas. El modelo ISO/OSI, por ejemplo, divide las comunicaciones del computador en siete capas, que se conocen como pila del protocolo. Las siete capas se estructuran de la forma como indica el siguiente esquema:

Redes informáticas/Modelo OSI /Nivel de aplicación

Provee servicios de red a las aplicaciones del usuario. Realiza el intercambio de “datos”.Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y protocolos de transferencia de archivos (FTP)

El usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente. Así por ejemplo un usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html" para conseguir una página en html, ni lee directamente el código html/xml. O cuando chateamos con el Messenger, no es necesario que codifiquemos la información y los datos del destinatario para entregarla a la capa de Presentación (capa 6) para que realice el envío del paquete.

En esta capa aparecen diferentes protocolos:

•FTP (File Transfer Protocol - Protocolo de Transferencia de Archivos) para transferencia de archivos.•DNS (Domain Name Service - Servicio de Nombres de Dominio)•DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - Protocolo de Configuración Dinámica de Anfitrión)•HTTP (HyperText Transfer Protocol) para acceso a páginas de internet.•NAT (Network Address Translation - Traducción de Dirección de Red)•POP (Post Office Protocol) para correo electrónico.•SMTP (Simple Mail Transport Protocol).•SSH (Secure SHell)•TELNET para acceder a equipos remotos•TFTP (Trival File Transfer Protocol).

Redes informáticas/Modelo OSI de ISO/Nivel de presentación

El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC números (little-endian tipo Intel, big-endian tipo Motorola), sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.Por lo tanto, podemos resumir definiendo a esta capa como la encargada de manejar las estructuras de datos abstractas y realizar las conversiones de representación de datos necesarias para la correcta interpretación de los mismos.Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. Actúa como traductor.

Redes informáticas/Modelo OSI de ISO/Nivel de sesión

Es el quinto nivel del modelo OSI , que proporciona los mecanismos para controlar el diálogo entre las aplicaciones de los sistemas finales. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcialmente, o incluso, totalmente prescindibles. No obstante en algunas aplicaciones su utilización es ineludible.

La capa de sesión proporciona los siguientes servicios:Control del Diálogo: Éste puede ser simultáneo en los dos sentidos (full-duplex) o alternado en ambos sentidos (half-duplex).

Agrupamiento: El flujo de datos se puede marcar para definir grupos de datos.

Recuperación: La capa de sesión puede proporcionar un procedimiento de puntos de comprobación, de forma que si ocurre algún tipo de fallo entre puntos de comprobación, la entidad de sesión puede retransmitir todos los datos desde el último punto de comprobación y no desde el principio.

La capa de sesión permite a los usuarios de máquinas diferentes establecer sesiones entre ellos. Una sesión permite el transporte ordinario de datos, como lo hace la capa de transporte, pero también proporciona servicios mejorados que son útiles en algunas aplicaciones.

Se podría usar una sesión para que el usuario se conecte a un sistema remoto de tiempo compartido o para transferir un archivo entre dos máquinas.

La capa de sesión permite a los usuarios de máquinas diferentes establecer sesiones entre ellos. Una sesión permite el transporte ordinario de datos, como lo hace la capa de transporte, pero también proporciona servicios mejorados que son útiles en algunas aplicaciones. Se podría usar una sesión para que el usuario se conecte a un sistema remoto de tiempo compartido o para transferir un archivo entre dos máquinas.

Redes informáticas/Modelo OSI de ISO/Nivel de transporte

La capa de transporte es el cuarto nivel del modelo OSI encargado de la transferencia libre de errores de los datos entre el emisor y el receptor, aunque no estén directamente conectados, así como de mantener el flujo de la red. Es la base de toda la jerarquía de protocolo.

La tarea de esta capa es proporcionar un transporte de datos confiable y económico de la máquina de origen a la máquina destino, independientemente de la red de redes física en uno. Sin la capa transporte, el concepto total de los protocolos en capas tendría poco sentido.

Hay dos tipos de servicio en la capa transporte, orientado y no orientado a la conexión. En el servicio orientado a la conexión consta de tres partes: establecimiento, transferencia de datos, y liberación. En el servicio no orientado a la conexión se tratan los paquetes de forma individual.

El servicio de transporte es parecido al servicio en red, pero hay algunas diferencias importantes. La principal, es que, el propósito del servicio de red es modelar el servicio ofrecido por las redes reales, con todos sus problemas. Las redes reales pueden perder paquetes, por lo que generalmente el servicio no es confiable. En cambio, el servicio de transporte(orientado a la conexión) si es confiable. Claro que las redes reales no están libres de errores, pero ése es precisamente el propósito de la capa de transporte: ofrecer un servicio confiable en una red no confiable.

Implementación

El servicio de transporte se implementa mediante un protocolo de transporte entre dos entidades de transporte. En ciertos aspectos, los protocolos de transporte se parecen a los protocolos de red. Ambos se encargan del control de errores, la secuenciación y el control del flujo.

Pero también existen diferencias importantes entre ambas, como los entornos en que operan, la capa transporte necesita el direccionamiento explícito de los destinos, mientras que la capa de red no, otra diferencia es la cantidad de datos, mucho mayor en la capa de transporte que en la de enlace de datos.

Establecimiento de una conexión El establecimiento de una conexión parece fácil, pero en realidad es sorprendentemente difícil. A primera vista, parecería que es suficiente con mandar una TPDU (Unidad de Datos del Protocolo de Transporte) con la petición de conexión y esperar a que el otro acepte la conexión. El problema viene cuando la red puede perder, almacenar, o duplicar paquetes.

Esto puede solucionarse de varias maneras (ninguna es muy satisfactoria). Una es utilizar direcciones de transporte desechables. En este enfoque cada vez que necesitemos una dirección la creamos. Al liberarse la conexión descartamos la dirección y no se vuelve a utilizar.

Liberación de una conexión

La liberación de una conexión es más fácil que su establecimiento. Hay dos estilos de terminación de una conexión: liberación asimétrica y liberación simétrica. La liberación asimétrica es la manera en que funciona el mecanismo telefónico: cuando una parte cuelga, se interrumpe la conexión. La liberación simétrica trata la conexión como dos conexiones unidireccionales distintas, y requiere que cada una se libere por separado.

La liberación simétrica es ideal cuando un proceso tiene una cantidad fija de datos por enviar y sabe con certidumbre cuándo los ha enviado. En otras situaciones, la determinación de si se ha efectuado o no todo el trabajo y se debe terminarse o no la conexión no es tan obvia. Podríamos pensar en un protocolo en el que el host 1 diga:”Ya termine, ¿Terminaste también?”. Si el host 2 responde “Ya termine también. Adiós”, la conexión puede liberarse con seguridad.

Pero no es tan fiable por el problema de que siempre tendremos que esperar la confirmación de los mensajes recibidos y si esta confirmación no llega no libera la conexión y después puede que necesite la confirmación de que llego la confirmación y entraríamos en un bucle del que no podemos salir.

Podemos hacer que al host 1 si no le llega la confirmación después de N intentos (es que quiere la desconexión), se libere. Esto produce una conexión semiabierta en la que el host 1 está desconectado pero el host 2 no como no le llega la confirmación no se desconecta nunca. Para solucionar esto creamos una regla por la cual si al host 2 no le llega ninguna TPDU durante cierta cantidad de segundos, se libera automáticamente.

Manejo de una conexión

Conexiones mientras están en uso. Uno de los aspectos clave es el control de flujo. Necesitamos un esquema para evitar que un emisor rápido desborde a un receptor lento. La diferencia principal es que un enrutador por lo regular tiene relativamente pocas líneas, y un host puede tener numerosas conexiones. Esta diferencia hace poco practico emplear la implementación que se hace en la capa red.

En esta capa lo que se hace es, si el servicio de red no es confiable, el emisor debe almacenar en un buffer todas las TPDUs enviadas, igual que en la capa enlace de datos. Sin embargo, con un servicio de red confiable son posibles otros arreglos. En particular, si el emisor sabe que el receptor siempre tiene espacio de buffer, no necesita tener copias de las TPDUs que envía.

Recuperación ante caídas

Si los hosts y los enrutadores están sujetos a caídas, la recuperación es fundamental. Si la entidad de transporte está por entero dentro de los hosts, la recuperación de caídas de red y de enrutadores es sencilla. Si la capa de red proporciona servicio de datagramas, las entidades de transporte esperan pérdida de algunas TPDUs todo el tiempo, y saben cómo manejarla. Si la capa de red proporciona servicio orientado a la conexión, entonces la pérdida de un circuito virtual se maneja estableciendo otro nuevo y sondeando la entidad de transporte remota para saber cuales TPDUs ha recibido y cuales no.

Un problema más complicado es la manera de recuperarse de caídas del host. Al reactivarse, sus tablas están en el estado inicial y no sabe con precisión donde estaba.

En un intento por recuperar su estado previo, el servidor podría enviar una TPDU de difusión a todos los demás host, anunciando que se acaba de caer y solicitando a todos sus clientes que le informen el estado de todas la conexiones abiertas.

Internet tiene dos protocolos principales en la capa de transporte, uno orientado a la conexión y otro no orientado a la conexión. El protocolo no orientado a la conexión es el UDP y el orientado es el TCP. El conjunto de protocolos de Internet soporta un protocolo de transporte no orientado a la conexión UDP (protocolo de datagramas de usuario). Este protocolo proporciona una forma para que las aplicaciones envíen datagramas IP encapsulados sin tener una conexión.

Redes informáticas/Modelo OSI de ISO/Nivel de red

La capa de red, según la normalización OSI, es una capa que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de nodos que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. Es el tercer nivel del modelo OSI y su misión es conseguir que los datos lleguen desde el origen al destino aunque no tengan conexión directa. Ofrece servicios al nivel superior (nivel de transporte) y se apoya en el nivel de enlace, es decir, utiliza sus funciones.

Funciones y mecanismos Para la consecución de su tarea, puede asignar direcciones de red únicas, interconectar subredes distintas, encaminar paquetes y utilizar un control de congestión. Hay dos formas en las que el nivel de red puede funcionar internamente, pero independientemente de que la red funcione internamente con datagramas o con circuitos virtuales puede dar hacia el nivel de transporte un servicio orientado a conexión:

Datagramas: Cada paquete se encamina independientemente, sin que el origen y el destino tengan que pasar por un establecimiento de comunicación previo.Circuitos virtuales: En una red de circuitos virtuales dos equipos que quieran comunicarse tienen que empezar por establecer una conexión. Durante este establecimiento de conexión, todos los routers que hayan por el camino elegido reservarán recursos para ese circuito virtual específico.

Hay dos tipos de servicio:

•Servicios Orientados: Sólo el primer paquete de cada mensaje tiene que llevar la dirección destino. Con este paquete se establece la ruta que deberán seguir todos los paquetes pertenecientes a esta conexión. Cuando llega un paquete que no es el primero se identifica a que conexión pertenece y se envía por el enlace de salida adecuado, según la información que se generó con el primer paquete y que permanece almacenada en cada conmutador o nodo.

•Servicios no orientados: Cada paquete debe llevar la dirección destino, y con cada uno, los nodos de la red deciden el camino que se debe seguir. Existen muchas técnicas para realizar esta decisión, como por ejemplo comparar el retardo que sufriría en ese momento el paquete que se pretende transmitir según el enlace que se escoja.

Algunos protocolos de la capa de red son:

•IP (IPv4, IPv6, IPsec)•OSPF•IS-IS•BGP•ARP, RARP•RIP•ICMP, ICMPv6•IGMP•DHCP

Nivel de enlace de datos

El nivel de enlace de datos, como el resto de los niveles intermedios, funciona en dos sentidos, vinculando el nivel de red con el nivel físico. La capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiable de información a través de un circuito de transmisión de datos.

El nivel de enlace (del inglés data link level) es el segundo nivel del modelo OSI. Recibe peticiones del nivel de red y utiliza los servicios del nivel físico.

El objetivo del nivel de enlace es conseguir que la información fluya, libre de errores, entre dos máquinas que estén conectadas directamente (servicio orientado a conexión).Para lograr este objetivo tiene que montar bloques de información (llamados tramas en este nivel), dotarles de una dirección de nivel de enlace, gestionar la detección o corrección de errores, y ocuparse del control de flujo entre equipos (para evitar que un equipo más rápido desborde a uno más lento).Cuando el medio de comunicación está compartido entre más de dos equipos es necesario arbitrar el uso del mismo. Esta tarea se realiza en el subnivel de acceso al medio.

Funciones de la capa de enlace La capa de enlace de datos es responsable de la transferencia fiable de información a través de un Circuito eléctrico de transmisión de datos. La transmisión de datos lo realiza mediante tramas que son las unidades de información con sentido lógico para el intercambio de datos en la capa de enlace. También hay que tener en cuenta que en el modelo TCP/IP se corresponde a la segunda capa

Sus principales funciones son:•Iniciación, terminación e identificación.•Segmentación y bloqueo.•Sincronización de octeto y carácter.•Delimitación de trama y transparencia.•Control de errores.•Control de flujo.•Recuperación de fallos.•Gestión y coordinación de la comunicación.

Nivel físico

Está formado por todos los componentes de hardware involucrados en la comunicación, así como también las señales electromagnéticas u opticas que circulan a través de ellos, las cuales pueden ser medidas utilizando distintos instrumentos (tester, osciloscopio, etc.).Entre esos componentes podemos mencionar placas adaptadoras, cables y conectores, hubs, switches, routers, modems, líneas de fibra óptica, antenas, etc.Las señales electromagnéticas pueden ser ondas eléctricas de distinta forma (senoidal, cuadrada), ondas de radio, microondas, ondas luminosas, etc. Estas señales se modulan en amplitud o frecuencia para representar unos y ceros. Estas señales se manejan como niveles eléctricos, cuando el voltaje tiene un valor n la señal es 1 y si está a 0 volt la señal es 0.

Sin embargo, el medio físico es totalmente ajeno a los datos que se transmiten a través de él, y sólo conecta físicamente dos puntos entre los cuales circula la señal, garantizando únicamente que ésta llegue a su destino.Las funciones y servicios realizadas por esta capa son:

•Envío bit a bit entre nodos•Proporcionar un interfaz estandarizado para los medios de transmisión físicos, incluyendo:•Especificaciones mecánicas de los conector eléctrico y cables, por ejemplo longitud máxima del cable•Especificación eléctrica de la línea de transmisión, nivel de señal e impedancia•Interfaz radio, incluyendo el espectro electromagnético, asignación de frecuencia y especificación de la potencia de señal, ancho de banda analógico, etc.

•Especificaciones para IR (radiación infrarroja) sobre fibra óptica o una conexión de comunicación inálambrica mediante IR•Modulación•Codificación de línea•Sincronización de bits en comunicación serie síncrona•Delimitación de inicio y final, y control de flujo en comunicación serie asíncrona•Multiplexación de Conmutación de circuitos•Detección de portadora y CSMA/CD|detección de colisión utilizada por algunos protocolos de acceso múltiple del nivel 2•Ecualizador, filtrado, secuencias de prueba, forma de onda y otros procesados de señales de las señales física