5. modelo osi
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Instructora: Ing. Natalia Arboleda
1. NOMBRE DE LA ACTIVIDAD: MODELO OSI y MODELO TCP/IP
2. RESULTADO DE APRENDIZAJE U OBJETIVO DE TRABAJO
3. ESPECIFICACIONES DE LA ACTIVIDAD
El aprendizaje de cómo funciona la red resulta mucho más fácil cuando se inicia con conceptos y
una teoría, y después se va avanzado en aspectos más concretos de la implementación. Al igual que
los profesionales de las redes, necesitará aprender la teoría sobre la comunicación entre las redes
antes de diseñar, crear o hacer el mantenimiento de las mismas. Comprender el concepto de los
modelos de red, como es el modelo OSI y TCP/IP, puede servirle para entender la acción que se
produce durante la comunicación entre dos computadores.
En la siguiente sección verá como se interrumpe el proceso de comunicación por red utilizando un
modelo por capas. Observará también cómo los datos se envían a través de la red utilizando un
modelo por capas. Observará cómo los datos se envían a través de la red y cómo alcanzan su destino
correcto. Mientras aprende el proceso de comunicación entre redes, es muy importante que
aprenda sus distintos pasos, componentes y protocolos, para que le proporcionen una información
valiosa sobre la resolución de problemas que pueda serle útil cuando el proceso de comunicación no
funcione correctamente.
La dificultad de tratar con comunicaciones por red es que se trata de un proceso muy complejo.
Sería sumamente difícil para alguien entender este proceso si observara la comunicación en red sólo
1.1 Nombre del Estudiante y grupo
1.2 Nombre del Programa de Formación 1.3 Proyecto de Formación
Mantenimiento de Equipos de Computo Mantenimiento de Hardware
Conocer e identificar como funciona las redes por medio de los modelos red como es el
OSI y TCP/IP.
Conocer cómo resolver problemas a través de los modelos de red
Leer la guía propuesta, realizar las actividades y montarlas en la plataforma en la carpeta
respectivo. Al final se realizará una socialización para aclarar las dudas.
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como un todo. La solución a este tema es dividir el sistema de comunicación por red en una serie de
capas. Cada una es responsable de una parte específica de la comunicación por red. Esas capas sólo
interactúan con las capas que tienen inmediatamente encima y debajo. Esta interacción define
exactamente el propósito de una capa. Los modelos de red comunes que utilizan capas son el
Modelo de Referencia OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos), que estudiaremos durante todo
este capitulo, y el modelo de referencia TCP/IP, que veremos en el siguiente capítulo.
1. Qué es OSI
El primer desarrollo de las LAN, MAN, y WAN fue en muchos sentidos caótico. A principio de los
80, se vieron aumentos tremendos en el número y tamaño de las redes. Mientras las empresas se
deban cuenta que podían ahorrar dinero y ganar en productividad usando tecnología de red,
añadieron redes y expandieron las ya existentes casi tan rápidamente como se introducían las
nuevas tecnologías de redes y los nuevos productos.
Esas empresas comenzaron a experimentar las secuelas del crecimiento en todas las expansiones
que realizaron. Incluso fue más difícil para las redes que emplearon especificaciones e
implementaciones diferentes para comunicarse entre si. Comprendieron entonces que necesitaban
apartarse de los sistemas de red propietarios (patentados).
Para solucionar el problema de incompatibilidad e incapacidad de comunicación entre los diferentes
sistemas de red, la Organización Internacional de Normalización (ISO) investigo los
esquemas desarrollados por las empresas para así establecer un conjunto de normas. Como
resultado de la investigación, la ISO creó un modelo de red que podía ayudar a los fabricantes a
crear redes que fuesen compatibles y que pudiesen operar con otras redes.
El proceso de dividir las comunicaciones complejas en tareas más pequeñas y sencillas, se podría
comparar con el proceso de construcción de un automóvil. Cuando se toma como un todo, el
diseño, la fabricación y el ensamblaje de un automóvil es un proceso muy complejo. Es improbable
que una persona sepa cómo realizar todas las tareas que se llevan a cabo para construir un
automóvil desde el principio. Éste es el motivo por el que los ingenieros diseñan el coche, los
técnicos de fabricación diseñan los moldes para crear las partes y lo técnicos de ensamblaje unen
cada parte del coche.
Es por eso que en el año de 1984 la ISO, después de realizar todas sus investigaciones, lanzó el
Modelo de Referencia OSI. Este modelo es un esquema descriptivo para proporcionar a los
fabricantes un conjunto de estándares que aseguren una mayor compatibilidad e interoperabilidad
entre los distintos tipos de tecnología de red utilizados por las empresas a nivel mundial.
Características
El modelo de referencia OSI se caracteriza porque:
Se ocupa de la conexión de sistemas abiertos, es decir, aquel conjunto de ordenadores, material lógico, periféricos, terminales, operadores humanos, etc, que forman un todo autónomo capaz de procesar y/o transferir información.
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Consta de siete capas. Las redes de ordenadores, proveen al usuario de una serie de servicios, e internamente poseen unas funciones. Todo esto es realizado por las capas o niveles de la arquitectura que posee el tipo de red. Las arquitecturas de las redes tienen una serie de capas superpuestas, una encima de otra, en la que cada una desempeña su función.
Representa el primer paso hacia la estandarización internacional de los protocolos que se usan en las diversas capas.
No es una arquitectura de red en sí, ya que no especifica los servicios y protocolos exactos que se han de usar en cada capa, sino que sólo dice lo que debe hacer cada capa.
Dividir la red en estas siete capas proporciona las siguientes ventajas:
Divide la comunicación de red en partes más pequeñas y sencillas.
Facilita la normalización de los componentes de la red, al permitir el desarrollo y el soporte de múltiples fabricante.
Permite que diferentes tipos de hardware y software de red se comuniquen entre sí.
Impide que los cambios en una capa afecten a las otras, por lo que se pueden desarrollar más rápidamente.
Divide la comunicación de la red en partes más pequeñas para hacer más fácil su comprensión y entendimiento.
Al trabajar con las capas del modelo de referencia OSI, entenderá cómo viajan los paquetes de datos
a través de una red y qué dispositivos operan en cada capa. Como resultado, entenderá cómo
solucionar problemas en la red si se producen durante el flujo del paquete de datos.
2. Funciones y Capas OSI
Cada capa OSI tiene un conjunto de funciones que debe ejecutar un paquete de datos para viajar
desde el origen hasta el destino en una red. La siguiente sección describe cada capa del modelo de
referencia OSI.
2.1 Capa Física (Capa 1)
Es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); distancias máximas de transmisión, características del medio ( tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, etc.)
Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la
transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos
componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es uni o bidireccional (símplex, dúplex o full-
dúplex). También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la
interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas.
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La capa física está relacionada con la transmisión de bits por un canal de comunicación, de forma
que sólo reconoce bits individuales, sin estructura alguna. Es decir, la PDU (unidad de datos del
protocolo) de nivel físico corresponde a un bit o, dicho de otro modo, cada bit se considera la
unidad de datos o la PDU de la capa física.
Actividad: Investigue que es PDU
Sus principales funciones se pueden resumir como:
Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados, coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica.
Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos.
Transmitir el flujo de bits a través del medio.
Manejo de voltajes y pulsos eléctricos para representar 1’s o 0’s.
Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta), Es decir, no se realiza ningún control de errores en este nivel. Eso corresponde al nivel superior.
2.2 Capa de Enlace de Datos
Puesto que la capa física sólo acepta y transmite una corriente de bits sin preocuparse por su significado o estructura, corresponde al nivel de enlace tomar el medio de transmisión en bruto y transformarlo en una línea que parezca libre de errores a los ojos de la capa de red. Cuando los paquetes de datos llegan a la capa de enlace de datos, estos pasan a ubicarse en tramas (que es la unidades de datos de la capa 2 es decir la PDU), que viene definidas por la arquitectura de red que se está utilizando (como Ethernet, Token Ring, etc) la capa de enlace de datos se encarga de desplazar los datos por el enlace físico de comunicación hasta el nodo receptor, e identifica cada computadora incluida en la red de acuerdo con su dirección MAC (dirección física), que viene codificada en la NIC. Actividad: Investigue que es una trama y una MAC. La información de encabezamiento se añade a cada trama que contenga las direcciones de envío y
recepción. La capa de enlace de datos también se asegura de que las tramas enviadas por el enlace
físico se reciben sin error alguno. Por ello, los protocolos que operan en esta capa adjuntarán un
Chequeo de Redundancia Cíclica (CRC) al final de cada trama. El CRC es básicamente un valor que
se calcula tanto en la computadora emisora como en la receptora. Si los dos valores de CRC
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coinciden, significa que la trama se recibió correcta e íntegramente, y no sufrió error alguno durante
su transferencia.
Una vez más, y tal como dije anteriormente, el tipo de trama que genera la capa de enlace de datos
dependerá de la arquitectura de red que se esté utilizando, como Ethernet, Token Ring o FDDI.
Características principales
Detectar errores en el nivel físico: Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de
proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un
enlace físico, realizando una comprobación de datos (CRC).
Estructuración de los datos en un formato predefinido, denominado trama, que suele ser de unos cientos de bytes, añadiendo una secuencia especial de bits al principio y al final de la misma.
Sincronización en el envío de tramas.
Resolución de los problemas provocados por las tramas dañadas, perdidas o duplicadas. Control de la congestión de la red. Mecanismos de regulación de tráfico o control de flujo, para evitar que un transmisor veloz
sature de datos a un receptor lento. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados
del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas.
2.3 Capa de Red (Capa 3)
La capa de red encamina los paquetes (PDU de esta capa) además de ocuparse de entregarlos. La
determinación de la ruta que deben seguir los datos se produce en esta capa, lo mismo que el
intercambio efectivo de los mismos dentro de dicha ruta. En esta capa es donde se le asignan las
direcciones IP o direcciones Lógicas.
Sus funciones se pueden resumir de la siguiente forma:
Conocimiento de la topología de la red, es decir, de la forma en que están interconectados los nodos, con objeto de determinar la mejor ruta para la comunicación entre máquinas que pueden estar ubicadas en redes geográficamente distintas.
División de los mensajes de la capa de transporte en unidades más complejas, llamadas paquetes (PDU), y asignación de direcciones lógicas a los mismos.
Determinación del encaminamiento de los paquetes de la fuente al destino a través de dispositivos intermedios (routers). Las rutas se pueden basar en tablas estáticas.
Las rutas pueden ser dinámicas, determinándose con cada paquete en función de la carga de la red.
Control de la congestión. Reencaminamiento de paquetes en caso de caída de un enlace. Con frecuencia, funciones de contabilidad, para determinar cuántos paquetes, caracteres o
bits envía cada cliente y producir información de facturación.
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2.4 Capa de Transporte (Capa 4)
Este nivel actúa como un puente entre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las
comunicaciones y los tres niveles superiores totalmente orientados al procesamiento. Además,
garantiza una entrega confiable de la información.
Su función más importante es la aceptación de datos de la capa de sesión, división en unidades más
pequeñas denominadas segmentos (PDU de la capa 4), y envío de esta información a la capa de red,
asegurando que todos los pedazos lleguen correctamente al otro extremo de forma eficiente, donde
son reensamblados. Esto debe ser independiente del hardware en el que se encuentre.
La capa de transporte intenta proporcionar un servicio de transporte de datos que protejan a las
capas superiores de los detalles de la implementación del transporte. Específicamente, lograr un
transporte fiable entre dos hosts es el objetivo de esta capa.
En esta capa se utulizan dos protocolo uno llamado orientado a la conexión y otro que es no
orientado a la conexión.
El servicio orientado a la conexión ( O.C.) se modeló basándose en el sistema telefónico. Para
poder hablarle a alguien se debe tomar el teléfono, marcar el número, hablar y colgar. Similarmente,
para utilizar una red con servicio orientado a conexión, el usuario del servicio establece primero la
conexión, la utiliza y después termina la conexión.
A diferencia de esto, el servicio sin conexión ( n.O.C) se modela con base en el sistema postal.
Cada mensaje (carta) lleva consigo la dirección completa de destino y cada uno de ellos se
encamina, en forma independiente, a través del sistema. Normalmente, cuando dos mensajes se
envían al mismo destino, el primero que se envíe será el primero en llegar. Es posible, sin embargo,
que el primero que se envíe sufra un retardo y llegue antes el que se envío en segundo lugar. Con un
servicio orientado a conexión es imposible que suceda esto.
La capa de transporte es la encargada de controlar el flujo de datos entre los nodos que establecen
una comunicación; los datos no sólo deben entregarse sin errores, sino además en la secuencia que
proceda. La capa de transporte se ocupa también de evaluar el tamaño de los paquetes con el fin de
que éstos tengan el tamaño requerido por las capas inferiores del conjunto de protocolos. El
tamaño de los paquetes lo dicta la arquitectura de red que se utilice (Ethernet, Token Ring).
2.5 Capa de Sesión (Capa 5) La capa de sesión es la encargada de establecer el enlace de comunicación o sesión entre las
computadoras emisoras y receptoras. (Véase la figura)
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Esta capa proporciona sus servicios a la capa de presentación, facilitando el medio necesario para
que las entidades de presentación de dos máquinas diferentes organicen y sincronicen su diálogo y
procedan al intercambio de datos, mediante el establecimiento de sesiones.
Por tanto, la función principal de la capa de sesión es el establecimiento, administración y
finalización ordenada de sesiones entre dos máquinas. Una sesión permite el transporte ordinario
de datos, como efectuar un login a un sistema remoto o transferir un archivo entre dos nodos.
Las unidades de datos del nivel de sesión, PDUs, que regulan el diálogo, fluyen horizontalmente a
través del nivel 5, pero son puestas en circulación por iniciativa de los correspondientes procesos de
aplicación que residen a nivel 7. Es decir, la capa de sesión no en un nivel autónomo que tenga
capacidad para tomar decisiones sobre quién habla y quién escucha. Estas decisiones se reservan
para las entidades de la capa de aplicación. El nivel 5 sólo proporciona los mecanismos para que las
entidades de aplicación puedan regular el diálogo entre sí.
En conclusión esta capa es la que se encarga de mantener el enlace entre los dos computadores que estén trasmitiendo archivos.
2.6 Capa de Presentación (Capa 6)
La capa de presentación puede considerarse el traductor del modelo OSI. Esta capa toma los
paquetes (la creación del paquete para la transmisión de los datos por la red empieza en realidad en
la capa de aplicación) de la aplicación y los convierte a un formato genérico, de manera que aunque
distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres, números, sonido
o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible al otro PC. Por ejemplo, los datos escritos en
caracteres ASCII se traducirán a un formato más básico y genérico.
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.
La capa de presentación también se encarga de cifrar los datos (si así lo requiere la aplicación
utilizada en la capa de aplicación) así como de comprimirlos para reducir su tamaño. El paquete
que crea la capa de presentación contiene los datos prácticamente con el formato con el que viajarán
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por las restantes capas de la pila OSI (aunque las capas siguientes irán añadiendo elementos al
paquetes, lo cual puede dividir los datos en paquetes más pequeños).
2.7 Capa de Aplicación (capa 7) Es la capa del modelo OSI más cercana al usuario. Difiere de las demás capas en que no proporciona
servicios a ninguna otra capa OSI, sino a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo. Todas las
capas anteriores sirven de mera infraestructura de telecomunicaciones, es decir, mantienen en buen
estado el camino para que fluyan los datos. Es la capa de aplicación la que hace posible que una red
se pueda usar, a pesar de estar abstraída de todas las restantes funciones necesarias para el
establecimiento de la comunicación.
Ofrece a las aplicaciones, 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, gestores
de bases de datos y servidor de ficheros. Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto
que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar.
2.8 Comunicaciones de Igual a Igual Para que los paquetes de datos viajes desde el origen hasta el destino, cada capa del modelo OSI del
origen debe comunicarse con la misma capa del destino. Esta forma de comunicación se llama
Comunicación de Igual a Igual. Durante este proceso, los protocolos de cada capa
intercambian información, llamada unidad de datos del protocolo (PDU), en las capas iguales. Cada
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capa de comunicación de la computadora de origen se comunica con una PDU específica de capa y
con su capa igual de la computadora de destino.
Los paquetes de los datos de una red se crean en el origen y después viajan hasta el destino. Cada
capa depende de la función del servicio de la capa OSI que esté debajo. Para proporcionar este
servicio, la capa inferior utiliza la encapsulación para colocar la PDU de la capa superior en su
campo de datos. Entonces, cada capa añade cualesquiera cabeceras que necesite para realizar su
función. Mientras los datos se mueven entre las capas del modelo OSI, se añaden cabeceras
adicionales.
2.9 Encapsulación
Todas las comunicaciones de una red parten de un origen y se envían a un destino. La información
que se envía a través de una red se denomina datos o paquetes de datos. Si un computador (host A)
desea enviar datos a otro (host B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un
proceso denominado encapsulamiento.
El encapsulamiento rodea los datos con la información de protocolo necesaria antes de que se una al
tránsito de la red. Por lo tanto, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo
OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información. Para ver cómo se produce
el encapsulamiento, examine la forma en que los datos viajan a través de las capas como lo ilustra la
figura 3.3 . Una vez que se envían los datos desde el origen, viajan a través de la capa de aplicación y
recorren todas las demás capas en sentido descendente. El empaquetamiento y el flujo de los datos
que se intercambian experimentan cambios a medida que las capas realizan sus funciones para los
usuarios finales. Como lo muestra la figura 3.4, las redes deben realizar los siguientes cinco pasos de
conversión a fin de encapsular los datos:
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1. Crear los datos. Cuando un usuario envía un mensaje de correo electrónico, sus caracteres
alfanuméricos se convierten en datos que pueden recorrer la red
2. Empaquetar los datos para ser transportados de extremo a extremo. Los datos se
empaquetan para ser transportados por la red Al utilizar segmentos, la función de transporte
asegura que los hosts de mensaje en ambos extremos del sistema de correo electrónico se puedan
comunicar de forma confiable.
3. Agregar la dirección de red IP al encabezado. Los datos se colocan en un paquete o
datagrama que contiene un encabezado de paquete con las direcciones lógicas de origen y de
destino. Estas direcciones ayudan a los dispositivos de red a enviar los paquetes a través de la red
por una ruta seleccionada.
4. Agregar el encabezado y la información final de la capa de enlace de datos. Cada
dispositivo de la red debe poner el paquete dentro de una trama. La trama le permite conectarse al
próximo dispositivo de red conectado directamente en el enlace. Cada dispositivo en la ruta de red
seleccionada requiere el entramado para poder conectarse al siguiente dispositivo.
5. Realizar la conversión a bits para su transmisión. La trama debe convertirse en un patrón
de unos y ceros (bits) para su transmisión a través del medio. Una función de temporización
permite que los dispositivos distingan estos bits a medida que se trasladan por el medio. El medio
en la red física puede variar a lo largo de la ruta utilizada. Por ejemplo, el mensaje de correo
electrónico se puede originar en una LAN, atravesar el backbone de una universidad y salir por un
enlace WAN hasta llegar a su destino en otra LAN remota.
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Fig. 3.4 Encapsulación
2.10 Hardware de la Red
El hardware de red hace referencia a todos aquellos equipos o dispositivos que permite transformar
las señales eléctricas o bien transformar la información que de se desplaza a lo largo de una red.
Dispositivos de Capa Física
Repetidor: Este dispositivo permite regenerar una señal eléctrica a medida que ésta se degrada debida a las atenuaciones producidas en un medio físico de transmisión de datos debido a las distancias.
Hub (concentrador): Este dispositivo permite crear un punto de conexión central para múltiples dispositivos en una red. El hub también es conocido como repetidor multipuerto.
Transceivers: Son dispositivos encargados de convertir o adaptar una señal proveniente de un medio físico de transmisión de datos a otro. Por ejemplo, es usual encontrar transceivers para adaptar una señal de par trenzado o UTP a fibra óptica, o convertidores de RS-232 a Ethernet, etc.
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Modems (modulador / demodulador): Son dispositivos que convierten señales digitales, provenientes de un equipo informático, a señales analógicas para poder transmitirlas a grandes distancias, a través de un medio físico determinado.
Dispositivos de Capa de Enlace de Datos
Bridge (puente): Un puente es un dispositivo de capa 2 diseñado para conectar dos segmentos LAN. Toma sus decisiones con base a las direcciones MAC
Switch (conmutador): un switch es un equipo que funciona en la capa 2 y reúne características de un hub y de un bridge. Al igual que el hub, sirve como centro de una red con topología en estrella. AL igual que el bridge, un switch toma sus decisiones con base en la dirección MAC del host.
Tarjetas de Red: Son consideradas como dispositivos de capa 2 porque cada una de ellas tiene un código único denominado dirección MAC. Dicha dirección controla la comunicación de datos para el host en la LAN.
Dispositivos de Capa de Red
Router (enrutador): El propósito de un router es examinar los paquetes entrantes (datos de capa 3), elegir cuál es la mejor ruta para ellos a través de la red y luego conmutarlos hacia el puerto de salida adecuado. Los routers son los dispositivos de regulación de tráfico más importantes en las redes de gran envergadura. Permiten que prácticamente cualquier tipo de computador se pueda comunicar con otro computador en cualquier parte del mundo. Los routers también pueden ejecutar muchas otras tareas mientras ejecutan estas funciones básicas.
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MODELO TCP/IP
Internet se desarrolló para brindar una red de comunicación que pudiera continuar funcionando en tiempos de guerra. Aunque la Internet ha evolucionado en formas muy diferentes a las imaginadas por sus arquitectos, todavía se basa en un conjunto de protocolos TCP/IP. El diseño de TCP/IP es ideal para la poderosa y descentralizada red que es Internet. Muchos de los protocolos utilizados hoy en día se diseñaron utilizando el modelo TCP/IP de cuatro capas. Resulta útil conocer los modelos de networking OSI y TCP/IP. Cada modelo ofrece su propia estructura para explicar cómo funciona una red, pero los dos comparten muchas características. La falta de comprensión de cualquier de los dos modelos puede hacer que un administrador de sistemas no cuente con la información suficiente para determinar por qué una red funciona de cierta forma.
1. Historia El nacimiento del modelo TCP/IP se remonta a la red ARPANET en 1972. Ésta era una red de investigación controlada por el Departamento de Defensa de EE.UU. Poco a poco fueron conectándose instituciones y universidades, mediante el uso de líneas telefónicas alquiladas. La necesidad de buscar una arquitectura de referencia nueva surgió cuando empezaron a añadirse redes de satélite y radio y hubo problemas a la hora de interactuar con los protocolos existentes. Uno de los principales objetivos de esta nueva arquitectura fue la capacidad de conexión de múltiples redes entre sí. Esta arquitectura desembocó en lo que hoy conocemos como modelo de referencia TCP/IP. En conclusión, el Departamento de Defensa de EE.UU. (DoD) creó el modelo de referencia TCP/IP porque necesitaba una red que pudiera sobrevivir ante cualquier circunstancia, incluso a una guerra nuclear. Para tener una mejor idea, imagine una guerra mundial, con todo el mundo entrecruzado por diferentes tipos de conexiones: tendidos de cables, alambres, microondas, fibras ópticas y enlaces satelitales. Suponga ahora que necesita que fluya la la información/datos sin impórtale la condición de cada nodo de la red en particular. El DoD requería una transmisión de datos confiable hacia cualquier destino de la red, en cualquier circunstancia. La creación del modelo TCP/IP ayudó a solucionar este difícil problema de diseño. Desde entonces, TCP/IP se ha convertido en el estándar en el que se basa la Internet. TCP/IP tiene una mayor aplicación que el modelo OSI, ya que se desarrolló antes y las empresas implantaron TCP/IP mientras esperaban el protocolo OSI. Además, como todas las especificaciones asociadas a los protocolos TCP/IP son de dominio público, y por lo tanto no hay que pagar nada para usarlos, han sido utilizados extensivamente por autoridades comerciales y públicas para crear entornos de redes abiertos. El modelo de Internet fue diseñado como la solución a un problema práctico de ingeniería. El modelo OSI, en cambio, fue propuesto como una aproximación teórica y también como una primera fase en la evolución de las redes de ordenadores. Por lo tanto, el modelo OSI es más fácil de entender, pero el modelo TCP/IP es el que realmente se usa. Sirve de ayuda entender el modelo OSI antes de conocer TCP/IP, ya que se aplican los mismos principios, pero son más fáciles de entender en el modelo OSI.
2. ¿Qué es TCP/IP?
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TCP/IP es el protocolo común utilizado por todos los ordenadores conectados a Internet, de manera que éstos puedan comunicarse entre sí. Hay que tener en cuenta que en Internet se encuentran conectados ordenadores de clases muy diferentes y con hardware y software incompatibles en muchos casos, además de todos los medios y formas posibles de conexión. Aquí se encuentra una de las grandes ventajas del TCP/IP, pues este protocolo se encargará de que la comunicación entre todos sea posible. TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware. TCP/IP no es un único protocolo, sino que es en realidad lo que se conoce con este nombre es un
conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos más
importantes son el TCP (Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol), que son los que
dan nombre al conjunto. La arquitectura del TCP/IP consta de cuatro niveles o capas en las que se
agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI.
Es importante saber que algunas de las capas del modelo TCP/IP tiene los mimos nombres que algunas de las capas del modelo OSI. Evite confundir las funciones de capa de los modelos. El número de capas es diferente, de modo que las funciones que lleva a cabo la capa 2 en el modelo OSI podrían no ser las mismas que lleve a cabo la capa 2 del modeloTCP/IP.
3. Capas del Modelo TCP/IP El modelo TCP/IP consta de 4 capas que son:
Capa de Aplicación TCP/IP se diseñó con una capa protocolar que incluía detalles de las capas de sesión, presentación y aplicación de OSI. La capa de aplicación del modelo TCP/IP maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y asegura que estos datos estén correctamente empaquetados antes de que pasen a la capa siguiente. TCP/IP incluye no sólo las especificaciones de Internet y de la capa de transporte, tales como IP y TCP, sino también las especificaciones para aplicaciones comunes. TCP/IP tiene protocolos que soportan la transferencia de archivos, e-mail, y conexión remota, además de los siguientes:
• Protocolo de transferencia de archivos (FTP): es un servicio confiable orientado a conexión que utiliza TCP para transferir archivos entre sistemas que admiten la transferencia FTP. Permite las transferencias bidireccionales de archivos binarios y archivos ASCII.
• Protocolo trivial de transferencia de archivos (TFTP): es un servicio no orientado a conexión que utiliza el Protocolo de datagrama de usuario (UDP). Los Routers utilizan el TFTP para transferir los archivos de configuración e imágenes IOS de Cisco y para transferir archivos entre los sistemas que admiten TFTP. Es útil en algunas LAN porque opera más
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rápidamente que FTP en un entorno estable.
• Protocolo simple de transferencia de correo (SMTP): administra la transmisión de correo electrónico a través de las redes informáticas. No admite la transmisión de datos que no sea en forma de texto simple.
• Emulación de terminal (Telnet): Telnet tiene la capacidad de acceder de forma remota a otro computador. Permite que el usuario se conecte a un host de Internet y ejecute comandos. El cliente de Telnet recibe el nombre de host local. El servidor de Telnet recibe el nombre de host remoto.
• Protocolo simple de administración de red (SNMP): es un protocolo que provee una manera de monitorear y controlar los dispositivos de red y de administrar las configuraciones, la recolección de estadísticas, el desempeño y la seguridad.
• Sistema de denominación de dominio (DNS): es un sistema que se utiliza en Internet para convertir los nombres de los dominios y de sus nodos de red publicados abiertamente en direcciones IP.
• Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) Es el protocolo esencial para la world wide Web. Define el formato y el modo de transmisión de los mensajes, así como las acciones que deben llevar a cabo los servidores y navegadores web en respuesta a distintos comandos.
Capa de Transporte
La capa de transporte proporciona servicios de transporte desde el host origen hacia el host destino. Esta capa forma una conexión lógica entre los puntos finales de la red, el host transmisor y el host receptor. Esta capa trabaja con dos protocolos uno llamado TCP y otro UDP los cuales segmentan y reensamblan los datos mandados por las capas superiores en el mismo flujo de datos, o conexión lógica entre los extremos. La corriente de datos de la capa de transporte brinda transporte de extremo a extremo. ACTIVIDAD: Investigar que es TCP y UDP Generalmente, se compara la Internet con una nube. La capa de transporte envía los paquetes de datos desde la fuente transmisora hacia el destino receptor a través de la nube. El control de punta a punta, que se proporciona con las ventanas deslizantes y la confiabilidad de los números de secuencia y acuses de recibo, es el deber básico de la capa de transporte cuando utiliza TCP. La capa de transporte también define la conectividad de extremo a extremo entre las aplicaciones de los hosts. ACTIVIDAD: Investigue que es una ventana deslizante y un acuse de recibo Los servicios de transporte incluyen los siguientes servicios: TCP y UDP los cuales hacen la segmentación de los datos de capa superior y envían los segmentos desde un dispositivo en un extremo a otro dispositivo en otro extremo. Con TCP solamente se da • Establecimiento de operaciones de punta a punta. • Control de flujo proporcionado por ventanas deslizantes. • Confiabilidad proporcionada por los números de secuencia y los acuses de recibo Generalmente, se representa la Internet con una nube. La capa de transporte envía los paquetes de datos desde la fuente transmisora hacia el destino receptor a través de la nube (Fig. 1). La nube maneja los aspectos tales como la determinación de la mejor ruta (Fig. 2).
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Fig. 1 Fig. 2
Para comprender la fiabilidad y el control de flujo, piense en una persona que hable muy deprisa. En una conversación, puede que el oyente tenga que pedir a esa persona que repita palabras que no fue capaz de entender (la fiabilidad) y que hable más despacio para, de este modo, ser capaz de seguir la conversación (control de flujo).
Capa Internet El propósito de la capa de Internet es seleccionar la mejor ruta para enviar paquetes por la red. El protocolo principal que funciona en esta capa es el Protocolo de Internet (IP). La determinación de la mejor ruta y la conmutación de los paquetes ocurren en esta capa. Piense en esto como en la distribución del correo convencional. Cuando se envía una carta, no importa cómo llega a su destino (hay muchas rutas posibles); lo importante es que llegue. Los siguientes protocolos operan en la capa de Internet TCP/IP:
• IP proporciona un enrutamiento de paquetes no orientado a conexión de máximo esfuerzo. El IP no se ve afectado por el contenido de los paquetes, sino que busca una ruta de hacia el destino.
• El Protocolo de mensajes de control en Internet (ICMP) suministra capacidades de control y envío de mensajes (envía mensajes de error al emisor de los datos, indicando que se han producido problemas en la entrega de los datos)
• El Protocolo de resolución de direcciones (ARP) determina la dirección de la capa de enlace de datos, la dirección MAC, para las direcciones IP conocidas.
• El Protocolo de resolución inversa de direcciones (RARP) determina las direcciones IP cuando se conoce la dirección MAC.
El IP ejecuta las siguientes operaciones:
• Define un paquete y un esquema de direccionamiento. • Transfiere los datos entre la capa Internet y las capas de acceso de red.
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• Enruta los paquetes hacia los hosts remotos. Por último, a modo de aclaración de la terminología, a veces, se considera a IP como protocolo poco confiable. Esto no significa que IP no enviará correctamente los datos a través de la red. Llamar al IP, protocolo poco confiable simplemente significa que IP no realiza la verificación y la corrección de los errores. Dicha función la realizan los protocolos de la capa superior desde las capas de transporte o aplicación.
Capa de acceso a red La capa de acceso de red también se denomina capa de host a red. La capa de acceso de red es la capa que maneja todos los aspectos que un paquete IP requiere para efectuar un enlace físico real con los medios de la red. Esta capa incluye los detalles de la tecnología LAN y WAN y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI. Las funciones de la capa de acceso de red incluyen la asignación de direcciones IP a las direcciones físicas y el encapsulamiento de los paquetes IP en tramas. Basándose en el tipo de hardware y la interfaz de la red, la capa de acceso de red definirá la conexión con los medios físicos de la misma.
Comparación entre OSI y TCP/IP La siguiente es una comparación de los modelos OSI y TCP/IP. Similitudes entre los modelos OSI y TCP/IP:
• Ambos se dividen en capas. • Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos. • Ambos tienen capas de transporte y de red similares. • Los profesionales de networking deben conocer ambos modelos.
Diferencias entre los modelos OSI y TCP/IP:
• TCP/IP combina las capas de presentación y de sessión en una capa de aplicación • TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa • TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas • La capa de transporte TCP/IP que utiliza UDP no siempre garantiza la entrega confiable de
los paquetes mientras que la capa de transporte del modelo OSI sí.
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La Internet se desarrolla de acuerdo con los estándares de los protocolos TCP/IP. El modelo TCP/IP gana credibilidad gracias a sus protocolos. A diferencia, en general, las redes no se construyen a base del protocolo OSI. El modelo OSI se utiliza como guía para comprender el proceso de comunicación.
Fig. Aplicación TCP/IP, transporte y protocolos de la capa de red.
ACTIVIDAD
Identifique la capa a la cual pertenece el protocolo o la tecnología, según lo visto en el modelo OSI
y el modelo TCP/IP
Telnet
HTTP
Paquetes
Ondas de radio
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Dirección MAC
SMTP
Repetidores
Dirección IP
Ethernet
TCP
Enrutamiento
Señalización eléctrica
Tarjeta de Red
Tramas
FTP
UDP
Cable par trenzado
Software del cliente
Hubs
Switch