OSI es la abreviatura de Open System Interconnection, que significa modelo de referencia de interconexión de sistema abierto. Antes de la aparición de OSI, había muchas arquitecturas en las redes informáticas, entre las cuales la arquitectura de red digital SNA (System Network Architecture) de IBM y DNA (Digital Network Architecture) de DEC eran las más famosas. Para resolver el problema de interconexión de redes con diferentes arquitecturas, la Organización Internacional de Normalización ISO (nota que no debe confundirse con OSI) formuló el Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI/RM) en 1981. Este modelo divide el trabajo de comunicación de red en 7 capas, de menor a mayor, que son capa física, capa de enlace de datos, capa de red, capa de sesión, capa de presentación y capa de aplicación. Las capas primera a tercera son las tres capas inferiores del modelo de referencia OSI y son responsables de crear enlaces para las conexiones de comunicación de red. Las capas cuarta a séptima son las cuatro capas superiores del modelo de referencia OSI y son específicamente responsables de las conexiones de extremo a extremo; finalizar la comunicación de datos. Cada capa completa una determinada función, cada capa proporciona servicios directamente a la capa superior, y todas las capas se apoyan entre sí, y la comunicación de red se puede realizar en ambas direcciones de arriba a abajo (en el extremo de envío) o de abajo hacia arriba ( en el extremo receptor). Por supuesto, no todas las comunicaciones necesitan pasar por las siete capas de OSI, y algunas incluso solo necesitan una determinada capa correspondiente a ambas partes. La transferencia entre interfaces físicas y la conexión entre repetidores solo deben realizarse en la capa física; mientras que la conexión entre enrutadores solo debe pasar por las tres capas debajo de la capa de red. En general, la comunicación entre las dos partes se lleva a cabo a nivel de igual a igual y no puede comunicarse a nivel asimétrico.
El método utilizado en el proceso de formulación del estándar OSI es dividir todo el problema grande y complejo en una serie de problemas pequeños que sean fáciles de manejar. Este es el enfoque de arquitectura en capas. En OSI se adoptan tres niveles de abstracción: arquitectura, definición de servicio y especificación de protocolo.
Estructura de siete capas de OSI
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ISO divide toda la función de comunicación en siete niveles. El principio de división de niveles es:
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1. Cada nodo de la red tiene el mismo nivel.
2. Los mismos niveles de diferentes nodos tienen las mismas funciones.
3. Un mismo nodo puede comunicarse entre capas adyacentes a través de interfaces.
4. Cada capa utiliza los servicios proporcionados por la capa inferior y proporciona servicios a la capa superior.
5. Las capas de pares de diferentes nodos implementan la comunicación entre capas de pares de acuerdo con el protocolo.
La primera capa: Capa Física (PhysicalLayer) especifica las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento de los equipos de comunicación para establecer, mantener y derribar conexiones de enlace físico. Específicamente, las características mecánicas estipulan el tamaño, el número y la disposición de los conectores necesarios para la conexión de la red; las características eléctricas estipulan el nivel de la señal, la adaptación de impedancia, etc. en la línea cuando se transmiten flujos de bits en la conexión física. etc.; las características funcionales se refieren a asignar significados de señal exactos a cada señal, es decir, definir las funciones de cada línea entre DTE y DCE; las características de procedimiento definen un conjunto de procedimientos operativos para la transmisión de flujos de bits utilizando líneas de señal. de acciones tanto del DTE como del DCE en cada circuito al establecer, mantener e intercambiar información en una conexión física.
En esta capa, la unidad de datos se llama bit.
Los representantes de especificaciones típicas que pertenecen a la definición de capa física incluyen: EIA/TIA RS-232, EIA/TIA RS-449, V.35, RJ-45, etc.
La segunda capa: Capa de enlace de datos (DataLinkLayer): basada en la capa física que proporciona servicios de flujo de bits, establece enlaces de datos entre nodos adyacentes y proporciona marcos de datos (Frame) a través del control de errores) sin errores. transmisión en el canal y realizar una serie de acciones en cada circuito.
La capa de enlace de datos proporciona una transmisión confiable a través de medios físicos no confiables. Las funciones de esta capa incluyen: direccionamiento de direcciones físicas, entramado de datos, control de flujo, detección de errores de datos, retransmisión, etc.
En esta capa, la unidad de datos se llama marco.
Los representantes de los protocolos de capa de enlace de datos incluyen: SDLC, HDLC, PPP, STP, Frame Relay, etc.
La tercera capa es la capa de Red
Puede haber muchos enlaces de datos entre dos computadoras que se comunican en la red informática, y también pueden pasar a través de muchas subredes de comunicación. La tarea de la capa de red es seleccionar nodos de conmutación y enrutamiento entre redes apropiados para garantizar la transmisión oportuna de datos. La capa de red compone las tramas proporcionadas por la capa de enlace de datos en paquetes de datos. Los paquetes se encapsulan con encabezados de la capa de red, que contienen información de dirección lógica: las direcciones de red del sitio de origen y las direcciones del sitio de destino.
Si estás hablando de una dirección IP, entonces estás lidiando con un problema de capa 3, que es un problema de "paquetes", no un problema de "trama" de capa 2. IP es parte del problema de la capa 3, junto con algunos protocolos de enrutamiento y el Protocolo de resolución de direcciones (ARP). Todo lo relacionado con el enrutamiento se maneja en la Capa 3. La resolución de direcciones y el enrutamiento son propósitos importantes de la capa 3. La capa de red también puede implementar funciones como control de congestión e interconexión a Internet.
En esta capa, la unidad de datos se llama paquete.
Los representantes de los protocolos de capa de red incluyen: IP, IPX, RIP, OSPF, etc.
La cuarta capa es la capa de transporte que procesa la información. Las unidades de datos de capa 4 también se denominan paquetes. Sin embargo, cuando se habla de protocolos específicos como TCP, tienen nombres especiales. Las unidades de datos de TCP se denominan segmentos y las unidades de datos del protocolo UDP se denominan "datagramas". Esta capa es responsable de capturar toda la información, por lo que debe realizar un seguimiento de las unidades de datos fragmentadas, los paquetes que llegan desordenados y otros peligros que pueden ocurrir durante la transmisión. La capa 4 proporciona servicios de transmisión de datos transparentes y confiables de extremo a extremo (de usuario final a usuario final) para la capa superior. La llamada transmisión transparente significa que durante el proceso de comunicación, la capa de transmisión protege la capa superior de los detalles específicos del sistema de transmisión de comunicación.
Los representantes de los protocolos de la capa de transporte incluyen: TCP, UDP, SPX, etc.
La quinta capa es la capa de sesión (capa de sesión)
Esta capa también se puede llamar capa de reunión o capa de conversación. En la capa de sesión y niveles superiores, la transmisión de datos. Las unidades ya no reciben nombres por separado y se denominan colectivamente mensajes. La capa de sesión no participa en transmisiones específicas. Proporciona mecanismos para establecer y mantener la comunicación entre aplicaciones, incluida la verificación de acceso y la gestión de sesiones. Por ejemplo, la autenticación del servidor del inicio de sesión del usuario la completa la capa de sesión.
La sexta capa es la capa de presentación (capa de presentación)
Esta capa resuelve principalmente el problema de la representación gramatical de la información del usuario. Convierte los datos a intercambiar de una sintaxis abstracta adecuada para un determinado usuario a una sintaxis de transferencia adecuada para su uso dentro del sistema OSI. Es decir, proporciona servicios de datos de conversión y representación formateada. La capa de presentación es responsable de la compresión y descompresión, cifrado y descifrado de datos. Por ejemplo, la visualización de formatos de imágenes es compatible con protocolos ubicados en la capa de presentación.
La séptima capa es la capa de aplicación. La capa de aplicación proporciona una interfaz para que el sistema operativo o las aplicaciones de red accedan a los servicios de red.
Los representantes de los protocolos de capa de aplicación incluyen: Telnet, FTP, HTTP, SNMP, etc.
A través de la capa OSI, se puede transferir información desde una aplicación de software en un ordenador a una aplicación en otro.
Por ejemplo, si una aplicación en la computadora A quiere enviar información a una aplicación en la computadora B, la aplicación en la computadora A primero debe enviar la información a su capa de aplicación (capa 7), que luego envía la información a la capa de presentación. (Capa 6), la capa de presentación reenvía los datos a la capa de sesión (Capa 5), y así sucesivamente, hasta la capa física (Capa 1). En la capa física, los datos se colocan en el medio de la red física y se envían a la computadora B. La capa física de la computadora B recibe los datos del medio físico y envía la información a la capa de enlace de datos (capa 2), que la reenvía a la capa de red, y así sucesivamente hasta que la información llega a la capa de aplicación de la computadora B. Finalmente, la capa de aplicación de la computadora B transmite la información al extremo receptor de la aplicación para completar el proceso de comunicación. El siguiente diagrama ilustra este proceso.
Las siete capas de OSI utilizan una variedad de información de control para comunicarse con las capas correspondientes en otros sistemas informáticos. Estos mensajes de control contienen solicitudes e instrucciones especiales que se intercambian entre las capas OSI correspondientes. El encabezado y la cola de cada capa de datos son dos formas básicas que transportan información de control.
Para los datos transmitidos desde la capa superior, la información de control adjunta al frente se llama encabezado y la información de control adjunta a la parte posterior se llama cola. Sin embargo, no es necesario que una capa OSI agregue encabezados y finales a los datos de la capa anterior.
Cuando los datos se transmiten entre capas, cada capa puede agregar encabezados y finales a los datos, y los datos ya contienen los encabezados y finales agregados por la capa anterior. El encabezado del protocolo contiene información sobre la comunicación entre capas. Encabezado, cola y datos son conceptos relacionados que dependen de la capa de protocolo que analiza la unidad de información. Por ejemplo, el encabezado de la capa de transporte contiene información que solo la capa de transporte puede ver. Otras capas debajo de la capa de transporte solo pasan este encabezado como parte de los datos. Para la capa de red, una unidad de información consta del encabezado y los datos de la capa 3. Para la capa de enlace de datos, toda la información transmitida a través de la capa de red, es decir, los encabezados y datos de la capa 3, se considera datos. En otras palabras, en una capa OSI determinada, la porción de datos de la unidad de información contiene encabezados y colas, así como datos de todas las capas superiores. Esto se denomina encapsulación.
Por ejemplo, si la computadora A quiere enviar algunos datos desde una aplicación a la computadora B, los datos se envían primero a la capa de aplicación. La capa de aplicación de la computadora A se comunica con la capa de aplicación de la computadora B agregando encabezados de protocolo a los datos. La unidad de información resultante, que contiene un encabezado de protocolo, datos y posiblemente una cola de protocolo, se envía a la capa de presentación, que a su vez agrega un encabezado de protocolo para la información de control que entiende la capa de presentación de la computadora B. El tamaño de la unidad de información aumenta con la adición del encabezado y la cola del protocolo de cada capa, que contienen la información de control que utilizará la capa correspondiente de la computadora B. En la capa física, toda la unidad de información se transmite a través del medio de red.
La capa física en la computadora B recibe la unidad de información y la transmite a la capa de enlace de datos en B; luego la capa de enlace de datos en B lee el encabezado de protocolo agregado por la capa de enlace de datos de la computadora A. Información de control; luego elimine el encabezado del protocolo y el final del protocolo, y la parte restante se transmite a la capa de red. Cada capa realiza la misma acción: lee el encabezado y el final del protocolo de la capa correspondiente, los elimina y luego envía la información restante a la capa anterior. Después de que la capa de aplicación realiza estas acciones, los datos se envían a la aplicación en la computadora B exactamente como los envió la aplicación en la computadora A.
La comunicación entre una capa OSI y otra se logra utilizando los servicios proporcionados por la segunda capa. Las capas adyacentes proporcionan servicios que ayudan a una capa OSI a comunicarse con la capa correspondiente de otro sistema informático. Una capa específica de un modelo OSI generalmente está vinculada a otras tres capas OSI: la capa directamente encima y debajo de ella, y la capa correspondiente al sistema informático en red de destino. Por ejemplo, la capa de enlace de datos de la computadora A debe comunicarse con su capa de red, su capa física y la capa de enlace de datos de la computadora B.