Comparación OSI VS TCP/IP

Los protocolos de la suite TCP/IP pueden describirse con el modelo OSI, ya que al ser de referencia, no especifica los términos necesarios, dicho esto, la capa de Aplicación en el modelo TCP/IP se subdivide en tres (Aplicación, Presentación, Sesión) en el modelo OSI, la capa Internet es igual a la capa de Red y la capa de Acceso a la red se subdivide en dos (Enlace de Datos, Física) en el modelo OSI.

OSI	TCP/IP
·         Capa Física y Enlace de Datos tratan los procedimientos para acceder al medio y como mandarlos a través de la red. ·          Capa Red igual a capa Internet, capa Transporte igual en TCP/IP. ·         Modelo de Referencia. ·         Más capas y funcionalidades que pueden aplicarse. ·         Se utiliza como base para desarrollar redes.	·         Capa Acceso a la Red no define los protocolos para transmitir por el medio, solo la transferencia. ·         Capa Internet igual a capa Red. capa Transporte igual en OSI. ·         Modelo de protocolo. ·         Menos capas, “mayor simplicidad”. ·         Este modelo es utilizado por Internet.

Modelo TCP/IP

            El modelo TCP/IP es un modelo de protocolo (ver más aquí), se creó a principios de los setenta, es el nombre con el que se conoce al modelo de Internet, existen cuatro capas para que la comunicación sea exitosa.

            Los modelos de protocolos como se comentó antes, describen una suite de protocolos específicos (ver suite TCP/IP), dado que es un modelo abierto y estándar, las definiciones y protocolos se definen en un foro público, donde también se pueden encontrar documentos técnicos, especificaciones, datos, recursos, así como especificaciones y políticas de implementación.

            Al igual que el modelo OSI, está dividido en capas que representan los “eslabones” para que la comunicación se realice, desde la capa de interacción con el usuario (Aplicación) hasta el nivel más bajo de interacción con los medios (Acceso a la Red).

Modelo OSI

El modelo OSI fue diseñado por la ISO (ver más  aquí) para detallar un marco sobre el cual crear una suite de protocolos en sistemas abiertos, la idea era crear un conjunto de protocolos que no dependiera de sistemas exclusivos.

            Sin embargo la velocidad a la que se implementó TCP/IP en Internet ocasiono que el desarrollo y aceptación de la suite de protocolos OSI no prosperará. Actualmente pocos protocolos basados en especificaciones del modelo OSI se utilizan ampliamente.

Ok pero, ¿Qué es el modelo OSI?

            El modelo OSI es un modelo de referencia (ver más aquí), lo que quiere decir que describe funciones y servicios que pueden presentarse en cada capa, también la interacción que hay entre las mismas

¿Cómo está constituido el modelo OSI?

Se describe por una pila de 7 capas, que van desde la de Aplicación que interactúa con el usuario, hasta la Física que interactúa con los medios físicos.

NOTA IMPORTANTE:  El modelo OSI es muy importante aprenderse las capas, y si bien traer en la cabeza los nombres de 7 capas es difícil, hay un truco con el cual nos será más sencillo recordarlo.

FER TIENE UN SPA

F                                  FISICA

E                                  ENLACE DE DATOS

R                                  RED

TIENE UN                   TRANSPORTE

S                                  SESION

P                                 PRESENTACION

A                                 APLICACIÓN 

¿Qué es un modelo de capas?

Un modelo en capas es útil para visualizar la interacción entre los diversos protocolos en cada capa. Describe guías generales de diseño para implementar protocolos.

            En otras palabras, es una guía estructurada de cómo se lleva a cabo la comunicación desde la capa superior que es la que interactúa con el usuario, hasta la inferior que interactúa con los medios físicos.

            Las ventajas de usar un modelo de capas es que ayuda en el diseño de protocolos. Cada capa tiene protocolos que tienen información definida y una interfaz para las capas superiores o inferiores, otra ventaja es que permite la interoperabilidad de diversos dispositivos, al estar las capas bien definidas, los cambios en una no afectan a las otras y proporcionan un lenguaje común para describir las funciones de la red.

            El modelo de capa tiene dos tipos de modelos de red: Modelo de protocolo y modelo de referencia.

Modelo de protocolo: Este modelo coincide con la estructura de una suite de protocolos. El conjunto de protocolos representa la funcionalidad requerida para interconectar la red humana con los datos. El modelo TCP/IP es un modelo de protocolos.

Modelo de referencia: Es un modelo coherente con todos los servicios y protocolos de red. Describe que se puede hacer en una capa determinada pero sin regir el cómo debe hacerlo. No esta pensado para ser una especificación sino para ayudar a lograr mejor entendimiento de las funciones y procesos involucrados. El modelo OSI es un modelo de referencia.

Estándares y Organismos de Estandarización

            Los estándares como lo había comentado antes (Checa aquí), son útiles para la interoperabilidad entre productos de varios fabricantes, nos permiten no ser dependientes de un solo fabricante, esto estimula la competencia y la innovación.

            Ahora, todos los dispositivos en la actualidad incorporan protocolos estándares (IPv4, DHCP, Ethernet, LAN Inalámbrica, etc.), nos permite no solo hacer uso de los estándares para poder conectarnos a una red local, sino que los estándares nos permiten ver en nuestro PC usando un Sistema Operativo como Windows, una página web que se encuentra en un servidor con el Sistema Operativo CentOS (Linux).

¿Y quién define los estándares?

            Existen organismos que se dedican específicamente a crear protocolos estándares para mantener un Internet abierto y de libre acceso. Son organismos sin fines de lucro y neutrales (que no favorecen a ningún fabricante). A continuación mencionare los más importantes:

Internet Society (ISOC): Responsable de promover el desarrollo y uso abierto de Internet a nivel mundial. Facilita el desarrollo abierto de los estándares y protocolos para la infraestructura técnica de Internet. | a la Internet Architecture Board.

Internet Architecture Board (IAB): Responsable de la administración y el desarrollo general de los estándares, supervisa la arquitectura de los protocolos y los procedimientos de Internet, el presidente del IETF es miembro de esta organización.

Internet Engineering Task Force (IETF): Desarrolla, actualiza y mantiene Internet, así como la suite de protocolos TCP/IP, además produce los RFC que son los documentos que describen los protocolos, procesos y tecnologías de Internet.

Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electronica (IEEE): Es un organismo profesional para Ingenieros que trabajan en la electrónica y la ingeniería eléctrica, promueven la innovación y crean estándares (A la fecha un poco más de 1300). Con más de 400,000 miembros en 160 países, es una de las organizaciones líderes del mundo y cuenta con los protocolos líderes que son el IEEE 802.3 (Ethernet) y el IEEE 802.11 (LAN Inalámbrica).

International Organization for Standardization (ISO): Es el mayor desarrollador de estándares internacionales. El ISO es muy conocido por el modelo de referencia de interconexión de sistema abierto, mejor conocido como el Modelo OSI.

Suite TCP/IP

            Es conocida así ya que fueron los dos primeros protocolos implementados, actualmente posee muchos más y se organiza en capas desde la capa superior que es con la que interactúa el usuario (Aplicación) hasta la capa que envía los datos al medio (Acceso a la red).

            Para que la suite funcione, es necesario que tanto el emisor como el receptor lo implementen. Se apoya en el protocolo Ethernet para transmitir el paquete en el medio físico.

¿Qué es una suite de protocolos y cuales existen?

Bueno, anteriormente ya vimos un ejemplo práctico del funcionamiento de la navegación web usando la suite de protocolos TCP/IP, sin embargo no es la única suite disponible.

Retomando la definición, una suite de protocolos es: “Un conjunto de protocolos que trabajan de forma conjunta para proporcionar servicios de comunicación de red”. Son establecidas por organismos de estandarización como la Internacional Organization for Standardization (ISO).

Los protocolos IP (Comunicación entre hosts), HTTP (Comunicación web), DHCP (Asignación de IPs dinámicamente) forman parte de la suite TCP/IP, es un estándar abierto lo que permite que cualquiera pueda implementar los protocolos de forma libre en hardware (como tarjetas de red alámbrica o inalámbrica) o software.

Pero ¿Qué significa que sea abierto?

Al igual que cuando de habla de software libre, los protocolos basados en estándar de red, son libres de implementar sin costo alguno, con la diferencia de que los estándares de red son avalados por Organismos de Estandarización como la ISO.

¿ Y qué significa que sea “estándar”?

La importancia de los estándares radica cuando se usa dispositivos de distintos fabricantes, lo cual nos permite conectarnos por WiFi (Otro estándar) a una misma red desde una Laptop HP con SO Windows, un celular Samsung con SO Android, etc.

Bueno, ¿Y todos son libres?

No, existen protocolos exclusivos que son diseñados por y para una empresa u organización en particular, tal es el caso de AppleTalk o Novell Netware.

El protocolo DIX es el caso de un protocolo exclusivo desarrollado en conjunto por XEROX, DEC, Intel que sirvió de base para el estándar IEEE 802.3 mejor conocido como Ethernet.

Ejemplo de Protocolos: Comunicación Web Usando el modelo TCP/IP

La comunicación web es el ejemplo más claro y sencillo de la interacción entre los protocolos de una suite, es decir, cada que abrimos una página web(Facebook, Youtube, Twitter, etc.) se lleva a cabo una interacción de varios protocolos que hacen posible que la página se muestre de forma correcta.

PROTOCOLO DE APLICACIÓN: Usualmente es el protocolo HyperText Transfer Protocol (HTTP) o el HTTPS (HTTP seguro), define la interacción cliente-servidor, el contenido, formato y las respuestas. Ambos (cliente y servidor) deben implementar el protocolo HTTP. En nuestro caso, al ser cliente lo implementamos al hacer uso de un navegador web como Chrome, Firefox, etc.

PROTOCOLO DE TRANSPORTE: El Transport Control Protocol (TCP) administra las conexiones individuales entre servidores y clientes web, es decir, es el encargado de permitir que podamos estar posteando en Facebook, escuchando una canción en Youtube, y descargando una película desde Mega simultáneamente, pero ¿Cómo lo hace? Divide los mensajes HTTP en partes pequeñas, llamadas segmentos que se envían a cada servidor correspondiente con la página web. TCP es también el encargado de controlar el tamaño y la velocidad de los mensajes.

PROTOCOLO DE INTERNET: El Internet Protocol (IP) toma los segmentos de TCP, los encapsula en paquetes con la dirección correcta a su servidor correspondiente y los envía a través de la mejor ruta disponible.

PROTOCOLO DE ACCESO A LA RED: Son los encargados de realizar la transmisión física y el enlace de datos a través de los medios. Un ejemplo claro es el protocolo y tecnología Ethernet.

Protocolos

            Los protocolos interactúan y trabajan entre si para lograr la comunicación en red. Una suite de protocolos es un grupo de protocolos que se relacionan entre sí para lograr una función de comunicación, también demuestra la forma en cómo se implementa uno dentro de otro, es decir, la comunicación esta dispuesta en capas. Las capas superiores dependen de las inferiores con sus protocolos para lograr establecer una comunicación exitosa. 

FUNCIONAMIENTO DEL PROTOCOLO DESDE EL ORIGEN AL DESTINO

A continuación se describe el funcionamiento desde la parte superior de la suite de protocolos:

1.      Formato y estructura del mensaje: Se definen encabezados (El tipo de protocolo) y el mensaje (que en este caso, se definen como “datos”).

2.      Información de rutas: Antes de enviar el mensaje, debe establecerse una ruta de envió, en este paso, los routers comparten la información de las rutas disponibles para el envió del mensaje.

3.      Mensajes de error: En caso de que una ruta falle o presente problemas, se les notifica a los demás routers con el fin de buscar una ruta alterna.

4.      Establecimiento de la comunicación: Una vez realizados los pasos anteriores, se procede a establecer la comunicación, en este caso, con un servidor.

En el ejemplo anterior se mostró los pasos necesarios para establecer comunicación usando el protocolo IPv4. Para ello, define como el paquete se entrega dentro de la red, define el formato (para que el o los  dispositivos destino puedan entenderlo).

Tipos de entrega

El tipo de entrega varía dependiendo del número de hosts a los que se entregará un mensaje, desde uno hasta todos los hosts en la red.

Tipos de entrega

·         Unicast: Se envía a un solo host.

·         Multicast: Se envía a dos o más hosts el mismo mensaje de manera simultanea.

·         Broadcast: Se envía a todos los hosts presentes el mismo mensaje simultáneamente.

Caracteristicas de la trama: Codificación, Formato, Tamaño y Temporizacion

CODIFICACION

            El primer paso para enviar un mensaje es codificarlo, con este proceso la información se transforma para poder enviarse a través de un canal. La decodificación hace el proceso contrario.

            La codificación depende del medio a través del cual se envían los datos, por ejemplo, en el caso del cable UTP, la información se codifica en impulsos eléctricos, mientras en la fibra óptica, se codifica a señales luminosas.

FORMATO Y ENCAPSULACIÓN

El formato depende del tipo y canal a través del que se envía el mensaje. Todos los mensajes se encapsulan en una trama para poder enviarse en la red, esta contiene los datos como la dirección del origen y destino y encapsulado en su interior, el mensaje.

Cabe mencionar que cualquier mensaje que no se envía en el formato correcto es descartado.

TAMAÑO DEL MENSAJE

            Al enviar un mensaje, este se fragmenta para permitir más de una comunicación a la vez. El tamaño también depende el medio en el que se este transmitiendo, se conoce como fragmentación.

TEMPORIZACION

            La temporización es el factor que determina cuando hablar, con qué velocidad y cuánto tiempo esperar la respuesta. Se basa en 3 reglas principales:

·         Método de acceso: Determina el momento en que se puede empezar a transmitir, para evitar un error y como responder a este.

·         Control de flujo: Determina la cantidad de información que se puede entregar y a que velocidad lo hará, esto con el fin de evitar arrores cuando se envía y se transmite a distinta velocidad.

·         Tiempo de espera: Determina el tiempo en que un host esperará una segmento del paquete. 

Funcionamiento de los protocolos

            Antes de que puede existir comunicación, se deben establecer un acuerdo entre hosts para que ambos sepan que tipo de comunicación tendrán. Un protocolo, como ya se había mencionado, rigen las características del host emisor, receptor y el canal a través del cual se envía el mensaje. 

            Un protocolo de comunicación puede tener o contemplar las características:

§  El emisor y receptor deben estar identificados. Incluso cuando no se conozca el/los receptor/es (Por ejemplo cuando se hace una consulta al servidor DNS.

§  Se debe establecer un “idioma” en común. Ya que los datos no se interpretan de igual forma.

§  Se define velocidad y tiempo de entrega. Esto se da mucho cuando el ancho de banda se satura, se inicia estableciendo una velocidad mayor y se va disminuyendo para evitar pérdidas. De igual manera, se establece un tiempo de vida para el mensaje que en caso de excederse, se descarta.

§  Se establece si se desea acuse de recibo o confirmación. Es decir, se establece si el protocolo requiere confirmación de que efectivamente el mensaje se recibió de forma correcta (Requiere mas recursos) o por el contrario, si no es necesario (más rápido).

De igual manera, los protocolos deben manejar detalles de los datos enviados como:

§  ¿Se debe codificar el mensaje?

§  ¿Qué formato tiene el mensaje, es una imagen, un audio, un video, etc.?

§  ¿Qué tamaño tiene el mensaje?

§  ¿Qué tiempo requiere para llegar a su destino?

§  ¿Cómo se debe entregar?

Capitulo 3: Protocolos

            Obviamente el tamaño de una red puede variar, desde una red compleja con cientos de dispositivos (ya sea finales o intermedios) hasta dos hosts conectados mediante un cable. Ahora bien, una cosa es la conexión física que se realiza entre los hosts y otra muy distinta es la configuración necesaria para establecer la comunicación entre dispositivos.

            Todo elemento de comunicación, ya sea humano o computacional requiere de tres elementos necesarios para establecerla:

·         Un emisor, que es el origen del mensaje.

·         Un receptor, el destinatario del mensaje.

·         Un canal, que es el medio por el cual viaja el mensaje.

Ahora hablemos del mensaje, en nuestro ámbito orientado a redes, un mensaje es claramente datos enviados desde un host origen a un host destino y las reglas son los protocolos especificados para el mensaje.

Los protocolos controlan y dictan las reglas necesarias para establecer la comunicación,  cómo y en que puerto se establece la comunicación, por ejemplo en el caso del protocolo HTTP que es el que hace posible la comunicación web, el puerto (en este caso, 80 o 8080) y demás especificaciones son reguladas por este.

Pruebas de Conectividad: Comando Show ip interface brief

Naturalmente, dentro del mismo IOS se puede verificar la configuración aplicada al dispositivo (router/switch), usando los comandos show… Ahora bien, en este caso existe el comando para mostrar las interfaces del dispositivo, tanto si son físicas como lógicas.

Las interfaces físicas son las conexiones tales como Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet, etc.

Las interfaces lógicas, son conexiones virtuales a las cuales se puede acceder de forma lógica, como las vlan al acceder por telnet o ssh.

Dicho lo anterior, el primer paso es acceder al dispositivo y entrar al modo EXEC privilegiado (#).  Escribir show ip interface brief. Deberia mostrar lo siguiente:

Prueba de conectividad: Comando Ping

Una vez configurada de forma exitosa la dirección IP ya sea de forma estática o asignada de forma automática por un servidor DHCP, lo siguiente es hacer la prueba de conectividad, precisamente para verificar que se tiene conexión y comprobar la configuración.

Una de las herramientas útiles en estos casos, es sin duda el comando ping, con dicha herramienta, es posible enviar una solicitud al host destino (ya sea que este en nuestra red local o Internet) para verificar la conexión existente. Sin irnos tan lejos, es posible hacer una prueba de conectividad a nuestra tarjeta de red, conocida como prueba loopback, ¿La utilidad? Se envía un paquete al propio host, comprobando que la tarjeta de red funciona.

Ping 127.0.0.1

Pero también se puede hacer una prueba de conectividad a Internet, en este caso a una pagina o servidor web.

Ping www.blogger.com

De forma adicional, es posible manipular ciertos parámetros, por ejemplo, indicarle que continúe hasta el fin del mundo (ok, hasta indicarle lo contrario) con el parámetro –t o establecer el tiempo de vida, el tiempo de espera, modificar el tamaño del paquete a enviar (que por defecto es 32 bytes) con el parámetro –l.

De forma personal, uso el comando ping para verificar la conectividad de mi conexión, usando los parámetros –t y –l. Como forma adicional, se puede usar para comprobar (en el caso de WiFi) donde hay mayor recepción.