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).