Modelo OSI Eduard Lara 1
ÍNDICE 1. Redes de computadores propietarias 2. Necesidad Estandarización 3. Modelo OSI de redes 4. Concepto de encapsulación 5. Las capas del modelo OSI. 2
1. REDES PROPIETARIAS Durante los años 60, 70 y 80 se crearon diferentes arquitecturas comerciales de redes de ordenadores propietarias: SNA de IBM (1974) DNA de DEC AppleTalk de Macintosh IPX/SPX de Novell Netware TCP/IP Mundo Militar Banyan Vines XNS de Xerox 3
SNA (IBM) Sistema en 7 niveles de IBM (1974 1º versión) El modelo OSI se configuro a partir de SNA (mismos niveles y funcionalidades). Solucionó la complejidad producida por la multitud de productos de comunicaciones de IBM. Actualmente se sigue utilizando en los grandes computadores bancarios 4
NETWARE (NOVELL) Fue en su momento, el S.O. de red más utilizado - Plataforma de alto rendimiento, gran capacidad de crecimiento (escalabilidad) y optima gestión de los recursos de información (servidores de archivos) - Una de las plataformas de red más fiable para ofrecer acceso seguro y continuado a la red Utiliza los protocolos IPX (nivel de red) y SPX (nivel de transporte), derivados de la red Xerox XNS. El retiro en 1995 de Ray Noorda junto al escaso marketing de Novell hicieron que el producto perdiera mercado, a favor de Microsoft. Anunciado soporte hasta el año 2015, por lo menos. 5
APPLETALK (APPLE) Appletalk es un conjunto de protocolos desarrollados por Apple Inc. para la conexión de redes. Fue incluido en un Macintosh en 1984 Actualmente está en desuso en los Macintosh en favor de las redes TCP/IP. 6
NETBEUI (MICROSOFT) Protocolo de nivel de red sin encaminamiento y bastante sencillo utilizado en las primeras redes de Microsoft. Fue desarrollada para las redes de IBM por Saytek. En 1987 Microsoft y Novell usaron también este protocolo para su red de los sistemas operativos LAN Manager, NetWare, Windows 3.x, Windows 95 y Windows NT. Debido a que NetBEUI no tiene encaminamiento, sólo puede usarse para comunicar terminales en el mismo segmento de red, o en dos segmentos conectados mediante un puente de red. Recomendable sólo para redes medianas o pequeñas. 7
TCP/IP (MILITAR) Proviene del mundo militar Incorporado en sus inicios al S.O. Unix. Su utilización se ha extendido mundialmente. TCP/IP se ha convertido en un estándar de facto. La tecnología TCP/IP esta definida en un conjunto de documentos denominados RFC (Request For Comments) ver la pagina oficial del IETF (www.ietf.org). La importancia de TCP/IP es tan grande que la mayor parte de las redes hablan TCP/IP, sin perjuicio de que además puedan incorporar otras familias nativas de protocolos. 8
COMPARATIVA ARQUITECTURAS 9
2. NECESIDAD ESTANDARIZACIÓN Inicialmente los ordenadores estaban en sitios cerrados y aislados, realizando trabajos concretos. No se interconectaban unos con otros. IBM y DEC vendían sistemas de comunicaciones integrales para empresas, pero no eran compatibles con otros. Se encargaban de todo (equipos, softwares, etc) Cuando era necesario alguna ampliación y/o modificación las empresas disponían de un único interlocutor para proporcionar los servicios necesarios. Los costes eran muy elevados (adaptadores a medida) y la interoperabilidad entre equipos de diferentes empresas totalmente nula 10
2. NECESIDAD ESTANDARIZACIÓN En los años 80 empezaron a aparecer nuevas empresas que construían equipos para interconectar redes, y pasarelas entre ordenadores de diferentes compañías. Consorcio DIX (DEC, INTEL y XEROX ) crea el primer estándar para red ETHERNET IEEE, estándares redes LAN TCP/IP se popularizó entre diferentes versiones Unix (BSD-UNIX de Berkeley, Xenix, SUN-OS, HP- UX) Se estandarizan componentes y funcionalidades de cada nivel arquitectural para poder intercomunicar los sistemas heterogéneos. Los sistemas que ofrecían una arquitectura cerrada pasan a una arquitectura abierta. 11
2. NECESIDAD ESTANDARIZACIÓN VENTAJAS ESTANDADES Estimula la competitividad entre los fabricantes. Evita monopolios. Bajada los precios. Flexibilidad de instalar equipos. Heterogeneidad de fabricantes. DESVENTAJAS ESTANDARES Tardanza en aprobarse. Los fabricantes crean equipos en condiciones propietarias. Los intereses de los fabricantes y organismos no son siempre los mismos. Posibilidad de acuerdos mas políticos y comerciales que técnicos. 12
2. NECESIDAD ESTANDARIZACIÓN Organismos internacionales de estandarización: EIA (Electronic Industries Association). Se encarga de estándares a nivel físico y cableado. IEEE (Industries of Electrical and Electronic Engineers). Estandarización de LAN s (familias 802) ITU (International Telecommunication Union). Organización responsable de toda la estandarización de dispositivos de telecomunicaciones (voz, datos). ISOC (Internet Society). Este organismo consta de distintos órganos referentes a Internet. ISO (Internacional Organitation for Standardizacion). Modelo de referencia OSI. Estándares industriales 13
3. MODELO OSI La Organización Internacional de Estándares ISO, decide crear un modelo de referencia para una arquitectura de redes de ordenadores basada en niveles: el modelo OSI (Open System Interconnection), un estándar de interconexión de sistemas abiertos. Estructuración de los servicios de red en 7 capas o niveles (la 1º capa es la más cercana al medio físico, la 7º capa es la más cercana a las aplicaciones del usuario) Cuando un usuario necesita transmitir datos a un destino, el sistema de red va añadiendo información de control (cabeceras) para cada uno de los servicios que utilizará la red para ejecutar la orden de transmisión. 14
3. MODELO OSI 15
3. MODELO OSI 16
4. ENCAPSULACIÓN MODELO OSI Datos Cabecera Aplicación CA Datos Cabecera Presentación CP Datos Cabecera Sesión CS Datos Cabecera Transporte Cabecera CR Red CE CT Datos Datos Datos TE Bits 17
4. ENCAPSULACIÓN MODELO OSI 18
NIVEL FÍSICO - Es la capa de mas bajo nivel, el nivel de los bits. - Se encarga de definir las características físicas del medio de transmisión: - Mecánicas (especificaciones de los conectores, nº de pines, características del medio de transmisión) - Eléctricas/ópticas (como se representan los bits, duración pulsos eléctricos, voltaje señal de salida. - Funcionales (funciones de los circuitos de un interfaz del sistema, codificación, modulación) - De procedimiento (secuencia de eventos en el intercambio de flujo) 19
NIVEL FÍSICO - Medio: coaxial, par trenzado, fibra óptica, radio - Conectores: BCN, RJ-45, ST, antena, - Codificación de la señal: Manchester, AMI, HDB3 - Niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica - Velocidad de transmisión: 10M, 100M, 1G, 10Gbps - Sentido: unidireccional, half-duplex, full-duplex Protocolos asociados: IEEE 802.3, IEEE 802.4, IEEE 802.5, RS-232, RS-449, V-35, etc. Los equipos nivel Físico: Hubs Ethernet (LANs), MAUs Token Ring (LANs) Multiplexores, modems, conmutadores de circuitos (WANs) 20
NIVEL ENLACE Su misión es la de establecer una línea de comunicación libre de errores entre nodos adyacentes que pueda ser utilizada por la capa de red. Se encarga de activar, mantener, y desactivar el enlace. Funciones de detección de errores (eliminación de tramas erróneas) y control de flujo (adecuación velocidad transmisión entre emisor y receptor). Establece el protocolo de acceso al medio. Unidad de información: la trama (secuencia de bits). Determina el origen y el final de trama para saber donde esta la información valida. 21
NIVEL ENLACE Los equipos que podemos encontrar en este nivel son los siguientes: Tarjetas de red Ethernet Switches Ethernet y Token Ring (LANs) Switches de conmutación de paquetes Frame Relay o ATM (WANs) 22
NIVEL RED Principal función: Encaminar los mensajes desde un origen a un destino a través de los nodos de la red. Elección de la ruta mas adecuada para llevar la información de un punto a otro. Unidad de información de nivel 3: Paquete Los equipos que trabajan en este nivel son los Routers Tratamiento Congestión: Los paquetes descartados debido a problemas de congestión en las colas de los routers, se notifica al origen mediante un mensaje ICMP Fragmentación paquetes: Si una red no admita paquetes de las mismas dimensiones que la primera, el nivel de red fragmenta los paquetes para superar esa situación. 23
NIVEL RED Los equipos que trabajan en este nivel son los Routers El nivel de red libera a las capas superiores de preocuparse por la tecnología utilizada para conectar los sistemas Cliente Hub 10Base T Switch 10Base Router T WAN Frame Relay Router A T R E F F E F R E F E F E F R E F Enlace: Encapsulamiento Ethernet Red: Encapsulamiento IP Enlace: Encapsulamiento Frame Relay Red: Encapsulamiento IP 24
NIVEL RED Los protocolos de nivel 3 se dividen en protocolos encaminados (routed) y de encaminamiento (routing) 25
NIVEL TRANSPORTE Encargado de controlar el flujo extremo a extremo entre dos estaciones finales, independiente del tipo de red. Fragmenta la información de la capa de sesión en segmentos más pequeños y la recompone en el destino. Se encarga de que los datos lleguen ordenados, sin perdidas, sin errores y sin duplicaciones al destinatario. Puede multiplexar varias conexiones de transporte sobre una misma conexión de red, utilizando uno o mas puertos de salida para la misma comunicación. El puerto direccionar a que sesión / aplicación van dirigidos los segmentos transmitidos / recibidos. 26
NIVEL TRANSPORTE Es responsable del control de flujo y de la congestión. La unidad de información es el segmento No suele haber dispositivos de nivel 4. Está implementado en terminales: clientes y servidores. Dispositivo: FIREWALL 27
NIVEL SESIÓN Se encarga de establecer, mantener y terminar el diálogo entre receptor y emisor. Esto incluye el arranque, la detección y la sincronización de los dos host. La capa de sesión mejora el servicio de la capa de transporte: Se encarga de la resincronización de la transferencia, permitiendo la transmisión de datos a partir del último punto de confirmación. Servicio de login, sincronismo (por ejemplo para recuperar una sesión después de un reset, volviendo a un estado conocido, etc).. Protocolos nivel sesión: FTP, TELNET, SMTP, SNMP 28
NIVEL PRESENTACIÓN Se ocupa de la sintaxis y de la semántica de la información que se pretende transmitir. Compatibiliza arquitecturas con estructura de datos diferentes. Recibe datos de la capa de aplicación y los formatea de modo que sean bytes entendibles en la red. Recibe un conjunto de bytes de la red y los transforma en datos comprensibles para los programas de aplicación. Describe el formato de los datos intercambios: Comprensión de datos (reducción tamaño). Encriptación de la información (privacidad). Estándares para el intercambio de voz, vídeo. Protocolos en este nivel: RFS, SMB, NCP, NFS, etc. 29
NIVEL APLICACIÓN Capa superior de la jerarquía OSI. Define la interfaz y los protocolos que utilizarán las aplicaciones y procesos de los usuarios. Las aplicaciones pueden ser estándares o bien particulares (acceso al terminal, a los servidores remotos) Los niveles de aplicación están dentro de los terminales de una red, y son interpretados por una aplicación final. Protocolos de este nivel: FTAM, X.400, X.500, web, mail, etc. Los equipos de este nivel son Terminales (clientes y servidores) y Gateways de aplicación 30