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Modelo OSI

Resumen: Estructura del Modelo OSI de ISO. Niveles del Modelo OSI. Router. Firewalls. Enrutamiento. En 1977, la Organización Internacional de Estándares (ISO), integrada por industrias representativas del medio, creó un subcomité para desarrollar estándares de comunicación de datos que promovieran la accesibilidad universal y una interoperabilidad entre productos de diferentes fabricantes. El resultado de estos esfuerzos es el Modelo de Referencia Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI).(V)
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Autor: Arturo Feria Gerónimo

Índice

Estructura del Modelo OSI de ISO

Niveles del Modelo OSI.

Router

Firewalls

Enrutamiento.

 

En 1977, la Organización Internacional de Estándares (ISO),integrada por industrias representativas del medio, creó un subcomité paradesarrollar estándares de comunicación de datos que promovieran laaccesibilidad universal y una interoperabilidad entre productos de diferentesfabricantes.

El resultado de estos esfuerzos es el Modelo de ReferenciaInterconexión de Sistemas Abiertos (OSI).

El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas decomunicaciones y, por consiguiente, no especifica un estándar de comunicaciónpara dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares y protocolos cumplen con loslineamientos del Modelo OSI.

Como se mencionó anteriormente, OSI nace de la necesidad deuniformizar los elementos que participan en la solución del problema decomunicación entre equipos de cómputo de diferentes fabricantes.

Estos equipos presentan diferencias en:

 

  • Procesador Central.

 

 

  • Velocidad.

 

 

  • Memoria.

 

 

  • Dispositivos de Almacenamiento.

 

 

  • Interfaces para Comunicaciones.

 

 

  • Códigos de caracteres.

 

 

  • Sistemas Operativos.

 

Estas diferencias propician que el problema de comunicaciónentre computadoras no tenga una solución simple.

Dividiendo el problema general de la comunicación, enproblemas específicos, facilitamos la obtención de una solución a dichoproblema.

Esta estrategia establece dos importantes beneficios:

Mayor comprensión del problema.

La solución de cada problema especifico puede ser optimizadaindividualmente. Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido:

Formalizar los diferentes niveles de interacción para laconexión de computadoras habilitando así la comunicación del sistema de cómputoindependientemente del:

 

  • Fabricante.

 

 

  • Arquitectura.

 

 

  • Localización.

 

 

  • Sistema Operativo.

 

Este objetivo tiene las siguientes aplicaciones:

Obtener un modelo de referencia estructurado en variosniveles en los que se contemple desde el concepto BIT hasta el conceptoAPLIACION.

Desarrollar un modelo en el cual cada nivel define unprotocolo que realiza funciones especificas diseñadas para atender el protocolode la capa superior.

No especificar detalles de cada protocolo.

Especificar la forma de diseñar familias de protocolos, estoes, definir las funciones que debe realizar cada capa.

Estructura del Modelo OSI de ISO

El objetivo perseguido por OSI establece una estructura quepresenta las siguientes particularidades:

Estructura multinivel: Se diseñó una estructuramultinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte delproblema de comunicación. Esto es, cada nivel ejecuta funciones especificas.

El nivel superior utiliza los servicios de los nivelesinferiores: Cada nivel se comunica con su similar en otras computadoras, perodebe hacerlo enviando un mensaje a través de los niveles inferiores en la mismacomputadora. La comunicación internivel está bien definida. El nivel N utilizalos servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N 1.

Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existeninterfaces llamadas "puntos de acceso" a los servicios.

Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente delnivel inferior y también del superior.

Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje unformato de control. Este elemento de control permite que un nivel en lacomputadora receptora se entere de que su similar en la computadora emisora estaenviándole información. Cualquier nivel dado, puede incorporar un encabezadoal mensaje. Por esta razón, se considera que un mensaje esta constituido de dospartes: Encabezado e Información. Entonces, la incorporación de encabezados esnecesaria aunque representa un lote extra de información, lo que implica que unmensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la computadora destinoretira los encabezados en orden inverso a como fueron incorporados en lacomputadora origen, finalmente el usuario sólo recibe el mensaje original.

Unidades de información: En cada nivel, la unidad deinformación tiene diferente nombre y estructura :

Niveles del Modelo OSI.

Aplicación.

Presentación.

Sesión.

Transporte.

Red.

Enlace de datos.

Físico.

La descripción de los 7 niveles es la siguiente :

Nivel Físico: Define el medio de comunicación utilizadopara la transferencia de información, dispone del control de este medio yespecifica bits de control, mediante:

Definir conexiones físicas entre computadoras.

Describir el aspecto mecánico de la interface física.

Describir el aspecto eléctrico de la interface física.

Describir el aspecto funcional de la interface física.

Definir la Técnica de Transmisión.

Definir el Tipo de Transmisión.

Definir la Codificación de Línea.

Definir la Velocidad de Transmisión.

Definir el Modo de Operación de la Línea de Datos.

Nivel Enlace de Datos: Este nivel proporciona facilidadespara la transmisión de bloques de datos entre dos estaciones de red. Esto es,organiza los 1's y los 0's del Nivel Físico en formatos o grupos lógicos deinformación. Para:

Detectar errores en el nivel físico.

Establecer esquema de detección de errores para lasretransmisiones o reconfiguraciones de la red.

Establecer el método de acceso que la computadora debeseguir para transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos através del enlace físico.

Enviar bloques de datos con el control necesario para lasincronía.

En general controla el nivel y es la interfaces con el nivelde red, al comunicarle a este una transmisión libre de errores.

Nivel de Red: Este nivel define el enrutamiento y el envíode paquetes entre redes.

Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener yterminar las conexiones.

Este nivel proporciona el enrutamiento de mensajes,determinando si un mensaje en particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel deTransporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos).

Este nivel conmuta, enruta y controla la congestión de lospaquetes de información en una sub-red.

Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de lared.

Nivel de Transporte: Este nivel actúa como un puenteentre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las comunicaciones ylos tres niveles superiores totalmente orientados a el procesamiento. Además,garantiza una entrega confiable de la información.

Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentralas características de transmisión y calidad de servicio requerido por elnivel 5 (Sesión).

Este nivel define como direccionar la localidad física delos dispositivos de la red.

Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.

Define una posible multicanalización. Esto es, puedesoportar múltiples conexiones.

Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexionesentre los nodos.

Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.

Establece la transparencia de datos así como laconfiabilidad en la transferencia de información entre dos sistemas.

Nivel Sesión: proveer los servicios utilizados para laorganización y sincronización del diálogo entre usuarios y el manejo eintercambio de datos.

Establece el inicio y termino de la sesión.

Recuperación de la sesión.

Control del diálogo; establece el orden en que los mensajesdeben fluir entre usuarios finales.

Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección.

Permite escribir programas que correrán en cualquierinstalación de red.

Nivel Presentación: Traduce el formato y asignan unasintaxis a los datos para su transmisión en la red.

Determina la forma de presentación de los datos sinpreocuparse de su significado o semántica.

Establece independencia a los procesos de aplicaciónconsiderando las diferencias en la representación de datos.

Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones alinterpretar el significado de los datos intercambiados.

Opera el intercambio.

Opera la visualización.

Nivel Aplicación: Proporciona servicios al usuario delModelo OSI.

Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación,tales como: programas de aplicación, aplicaciones de red, etc.

Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicacionesespecificas entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos detransferencias de archivos (ftp), etc.

Router

Un router es un conmutador de paquetes que opera en el nivelde red del modelo OSI. Sus principales características son:

Permiten interconectar tanto redes de área local como redesde área extensa.

Proporcionan un control del tráfico y funciones de filtradoa nivel de red, es decir, trabajan con direcciones de nivel de red, como porejemplo, con direcciones IP.

Son capaces de rutear dinámicamente, es decir, son capacesde seleccionar el camino que debe seguir un paquete en el momento en el que lesllega, teniendo en cuenta factores como líneas más rápidas, líneas másbaratas, líneas menos saturadas, etc.

Los routers son más ``inteligentes'' que los switches, puesoperan a un nivel mayor lo que los hace ser capaces de procesar una mayorcantidad de información. Esta mayor inteligencia, sin embargo, requiere másprocesador, lo que también los hará más caros. A diferencia de los switches ybridges, que sólo leen la dirección MAC, los routers analizan la informacióncontenida en un paquete de red leyendo la dirección de red. Los routers leencada paquete y lo envían a través del camino más eficiente posible al destinoapropiado, según una serie de reglas recogidas en sus tablas. Los routers seutilizan a menudo para conectar redes geográficamente separadas usando tecnologíasWAN de relativa baja velocidad, como ISDN, una línea T1, Frame Relay, etc. Elrouter es entonces la conexión vital entre una red y el resto de las redes. Unrouter también sabe cuándo mantener el tráfico de la red local dentro de éstay cuándo conectarlo con otras LANs, es decir, permite filtrar los broadcasts denivel de enlace. Esto es bueno, por ejemplo, si un router realiza una conexiónWAN, así el tráfico de broadcast de nivel dos no es ruteado por el enlace WANy se mantiene sólo en la red local. Eso es especialmente importante enconexiones conmutadas como RDSI. Un router dispondrá de una o más interfasesde red local, las que le servirán para conectar múltiples redes locales usandoprotocolos de nivel de red. Eventualmente, también podrá tener una o másinterfases para soportar cualquier conexión WAN.

Firewalls

Los Firewalls son barreras creadas entres redes privadas yredes públicas como por ejemplo, Internet. Originalmente, fueron diseñados porlos directores de informática de las propias empresas, buscando una soluciónde seguridad. En la actualidad, los sistemas de seguridad proporcionados porterceras empresas, son la solución más escogida. Los Firewalls son simples enconcepto, pero estructuralmente complejos. Examinan todo el tráfico de entraday salida, permitiendo el paso solamente al tráfico autorizado. Se definenentonces ciertas políticas de seguridad las que son implementadas a través dereglas en el firewall donde estas políticas típicamente se diseñan de formaque todo lo que no es expresamente autorizado, es prohibido por defecto. UnFirewall protege la red interna de una organización, de los usuarios queresiden en redes externas, permite el paso entre las dos redes a sólo lospaquetes de información autorizados y puede ser usado internamente, para formaruna barrera de seguridad entre diferentes partes de una organización, como porejemplo a estudiantes y usuarios administrativos de una universidad. Un Firewallde nivel de red permite un control de acceso básico y poco flexible, puespermite aceptar o denegar el acceso a un nodo basándose sólo en la informaciónque conoce a nivel de red. Es decir, se permite el acceso desde o hacia un nodoen forma total o simplemente no se permite. Por ejemplo, si una máquina es unservidor Web y a la vez servidor FTP, entonces puede resultar conveniente que sóloalgunos clientes tengan acceso al servicio FTP, y que todos tengan acceso alservicio Web. Este tipo de control no es posible con un Firewall de nivel dered, pues no existe forma de hacer la diferenciación de servicios que existenen una misma máquina que, por lo tanto, tendrá una misma dirección de red. Lasolución a este problema se hace filtrando a niveles superiores al de red, conlo que se obtiene un Firewall flexible y eficiente, pero como desventaja setiene un mayor consumo de procesador debido a la mayor cantidad de informaciónque es necesario analizar.

Equipos de Comunicación de Nivel de Red.

Enrutamiento.

La función principal del nivel de Internet es hacer llegarlos paquetes de una máquina a otra dando igual cual sea el medio físico queutilicen y los datos que estén transmitiendo, el enrutamiento es justamenteseso. Una maquina tiene que conocer que maquinas están es su red y también debeconocer la maquina a la que enviar los paquetes que vallan a maquinas que no esténen su red (router, gateway). Así sabrá que debe hacer con cada paquete quequiera enviar. Existen varias formas de enrutar paquetes por Internet, el uso deuna no excluye de otra, seria muy raro que un paquete que recorre una distancialarga no pasara por todas ellas o por lo menos por las más conocidas.

Entrega directa.

La entrega directa se realiza cuando los dos hosts que secomunican están en la misma red física, por lo que los paquetes se entregan deforma directa, sin pasar por routers. No es realmente una técnica de enrutado.

Salto al siguiente.

Es la forma más sencilla de enrutamiento, es usado en redespequeñas que saben que todo lo que no esté en su red se lo va a tener quepasar a otro router mejor conectado. Por ejemplo si tenemos dos redes (A y B) Atiene un router hacia Internet y otro hacia la otra red.B solo tiene un routerhacia la otra red (el router que conecta A y B es uno solo). El router A-Bconoce las máquinas de la red de A y las de la red de B, por lo que si le pidenque enrute una dirección que no está ni en A ni en B lo tendrá que pasar alrouter A-Internet.

RIP (Routing information protocolo, protocolo de informaciónde enrutado).

RIP es un protocolo de enrutado interno, es decir para laparte interna de la red, la que no está conectada al backbone de Internet. Esmuy usado en sistemas de conexión a internet como infovia, en el que muchosusuarios se conectan a una red y pueden acceder por lugares distintos.

Cuando un usuarios se conecta el servidor de terminales(equipo en el que finaliza la llamada) avisa con un mensaje RIP al router máscercano advirtiendo de la dirección IP que ahora le pertenece.

Así podemos ver que RIP es un protocolo usado por distintosrouters para intercambiar información y así conocer por donde deberíanenrutar un paquete para hacer que éste llegue a su destino.

OSPF (Open shortest path first, El camino más cortoprimero).

OSPF se usa, como RIP, en la parte interna de las redes, suforma de funcionar es bastante sencilla. Cada router conoce los routers cercanosy las direcciones que posee cada router de los cercanos. Además de esto cadarouter sabe a que distancia (medida en routers) está cada router. Así cuandotiene que enviar un paquete lo envía por la ruta por la que tenga que dar menossaltos.

Así por ejemplo un router que tenga tres conexiones a red,una a una red local en la que hay puesto de trabajo, otra (A) una red rápidaframe relay de 48Mbps y una línea (B) RDSI de 64Kbps. Desde la red local va unpaquete a W que esta por A a tres saltos y por B a dos saltos. El paquete iríapor B sin tener en cuenta la saturación de la linea o el ancho de banda de lalinea.

La O de OSPF viene de abierto, en este caso significa que losalgoritmos que usa son de disposición pública.

BGP (Border gateway protocol, protocolo de la pasarelaexterna).

BGP es un protocolo muy complejo que se usa en la interconexiónde redes conectadas por un backbone de internet. Este protocolo usa parámetroscomo ancho de banda, precio de la conexión, saturación de la red, denegaciónde paso de paquetes, etc. para enviar un paquete por una ruta o por otra. Unrouter BGP da a conocer sus direcciones IP a los routers BGP y esta informaciónse difunde por los routers BGP cercanos y no tan cercanos. BGP tiene su propiosmensajes entre routers, no utiliza RIP.

 

 

Autor:

Arturo Feria Gerónimo

fgartur@hotmail.com

 

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