En 1977, la Organización Internacional de Estándares (ISO), integrada por industrias representativas del medio, creó un subcomité
para desarrollar estándares de comunicación de datos que promovieran la accesibilidad universal y
una interoperabilidad entre productos de diferentes fabricantes.
El resultado de estos esfuerzos es el Modelo de Referencia Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI).
El Modelo OSI es un lineamiento funcional para tareas
de comunicaciones y, por consiguiente, no especifica un
estándar de comunicación para dichas tareas. Sin embargo, muchos estándares
y protocolos cumplen con los lineamientos del Modelo OSI.
Como se mencionó anteriormente, OSI nace de la necesidad de uniformizar
los elementos que participan en la solución del problema de comunicación entre
equipos de cómputo de diferentes fabricantes.
Estos equipos presentan diferencias en:
·
Procesador
Central.
·
Velocidad.
·
Memoria.
·
Dispositivos
de Almacenamiento.
·
Interfaces
para Comunicaciones.
·
Códigos
de caracteres.
·
Sistemas
Operativos.
Estas diferencias propician que el problema de comunicación entre computadoras no tenga una solución simple.
Dividiendo el problema general de la comunicación, en problemas específicos, facilitamos la obtención de una
solución a dicho problema.
Esta estrategia establece dos importantes beneficios:
Mayor comprensión del problema.
La solución de cada problema especifico puede ser optimizada
individualmente. Este modelo persigue un objetivo claro y bien definido:
Formalizar los diferentes niveles de interacción para la conexión de computadoras habilitando
así la comunicación del sistema de cómputo independientemente del:
·
Fabricante.
·
Arquitectura.
·
Localización.
·
Sistema
Operativo.
Este objetivo tiene las siguientes aplicaciones:
Obtener un modelo de referencia estructurado en varios niveles en los
que se contemple desde el concepto BIT hasta el concepto APLIACION.
Desarrollar un modelo en el cual cada nivel define un protocolo que realiza funciones especificas diseñadas para atender el
protocolo de la capa superior.
No especificar detalles de cada protocolo.
Especificar la forma de diseñar familias de protocolos, esto es, definir
las funciones que debe realizar cada capa.
Estructura del Modelo OSI de ISO
El objetivo perseguido por OSI establece una estructura que presenta las siguientes particularidades:
Estructura multinivel: Se diseñó una estructura
multinivel con la idea de que cada nivel se dedique a resolver una parte del
problema de comunicación. Esto es, cada nivel ejecuta funciones especificas.
El nivel superior utiliza los servicios de los niveles inferiores: Cada nivel se
comunica con su similar en otras computadoras, pero debe hacerlo enviando un
mensaje a través de los niveles inferiores en la misma computadora. La comunicación internivel está bien definida. El nivel N
utiliza los servicios del nivel N-1 y proporciona servicios al nivel N+1.
Puntos de acceso: Entre los diferentes niveles existen interfaces
llamadas "puntos de acceso" a los servicios.
Dependencias de Niveles: Cada nivel es dependiente del
nivel inferior y también del superior.
Encabezados: En cada nivel, se incorpora al mensaje un formato
de control. Este elemento de control permite que un nivel
en la computadora receptora se entere de que su similar en la
computadora emisora esta enviándole información. Cualquier nivel dado, puede incorporar un
encabezado al mensaje. Por esta razón, se considera que un mensaje esta
constituido de dos partes: Encabezado e Información. Entonces, la incorporación
de encabezados es necesaria aunque representa un lote extra de información, lo que
implica que un mensaje corto pueda ser voluminoso. Sin embargo, como la
computadora destino retira los encabezados en orden inverso a como fueron
incorporados en la computadora origen, finalmente el usuario sólo recibe el
mensaje original.
Unidades de información: En cada nivel, la unidad de
información tiene diferente nombre y estructura :
Niveles del Modelo OSI.
Aplicación.
Presentación.
Sesión.
Transporte.
Red.
Enlace de datos.
Físico.
La descripción de los 7 niveles es la siguiente :
Nivel Físico: Define el medio de comunicación utilizado
para la transferencia de información, dispone del control de este medio y
especifica bits de control, mediante:
Definir conexiones físicas entre computadoras.
Describir el aspecto mecánico de la interface física.
Describir el aspecto eléctrico de la interface física.
Describir el aspecto funcional de la interface física.
Definir la Técnica de Transmisión.
Definir el Tipo de Transmisión.
Definir la Codificación de Línea.
Definir la Velocidad de Transmisión.
Definir el Modo de Operación de la Línea de Datos.
Nivel Enlace de Datos: Este nivel proporciona
facilidades para la transmisión de bloques de datos entre dos estaciones
de red. Esto es, organiza los 1's y los 0's del Nivel
Físico en formatos o grupos lógicos de información. Para:
Detectar errores en el nivel físico.
Establecer esquema de detección de errores para las retransmisiones o
reconfiguraciones de la red.
Establecer el método de acceso que la computadora debe seguir para
transmitir y recibir mensajes. Realizar la transferencia de datos a través del
enlace físico.
Enviar bloques de datos con el control necesario para la sincronía.
En general controla el nivel y es la interfaces con el nivel de red, al
comunicarle a este una transmisión libre de errores.
Nivel de Red: Este nivel define el enrutamiento y el envío
de paquetes entre redes.
Es responsabilidad de este nivel establecer, mantener y terminar
las conexiones.
Este nivel proporciona el enrutamiento de mensajes, determinando si un
mensaje en particular deberá enviarse al nivel 4 (Nivel de Transporte) o bien al nivel 2 (Enlace de datos).
Este nivel conmuta, enruta y controla la congestión de los paquetes de
información en una sub-red.
Define el estado de los mensajes que se envían a nodos de la
red.
Nivel de Transporte: Este nivel actúa como un
puente entre los tres niveles inferiores totalmente orientados a las comunicaciones
y los tres niveles superiores totalmente orientados a el procesamiento. Además,
garantiza una entrega confiable de la información.
Asegura que la llegada de datos del nivel de red encuentra las
características de transmisión y calidad de servicio requerido por el nivel 5 (Sesión).
Este nivel define como direccionar la localidad física de los
dispositivos de la red.
Asigna una dirección única de transporte a cada usuario.
Define una posible multicanalización. Esto es, puede soportar múltiples
conexiones.
Define la manera de habilitar y deshabilitar las conexiones entre los
nodos.
Determina el protocolo que garantiza el envío del mensaje.
Establece la transparencia de datos así como la confiabilidad en la
transferencia de información entre dos sistemas.
Nivel Sesión: proveer los servicios utilizados para la organización y sincronización del diálogo entre usuarios y el manejo e intercambio de
datos.
Establece el inicio y termino de la sesión.
Recuperación de la sesión.
Control del diálogo; establece el orden en que los mensajes deben fluir
entre usuarios finales.
Referencia a los dispositivos por nombre y no por dirección.
Permite escribir programas que correrán en cualquier instalación de red.
Nivel Presentación: Traduce el formato y asignan
una sintaxis a los datos para su transmisión en la red.
Determina la forma de presentación de los datos sin preocuparse de su
significado o semántica.
Establece independencia a los procesos de aplicación considerando las diferencias en
la representación de datos.
Proporciona servicios para el nivel de aplicaciones al interpretar el
significado de los datos intercambiados.
Opera el intercambio.
Opera la visualización.
Nivel Aplicación: Proporciona servicios al usuario del Modelo
OSI.
Proporciona comunicación entre dos procesos de aplicación, tales como:
programas de aplicación, aplicaciones de red, etc.
Proporciona aspectos de comunicaciones para aplicaciones especificas
entre usuarios de redes: manejo de la red, protocolos de transferencias
de archivos (ftp), etc.
Router
Un router es
un conmutador de paquetes que opera en el nivel de red del modelo OSI. Sus
principales características son:
Permiten interconectar tanto redes de área local como redes de área
extensa.
Proporcionan un control del tráfico y funciones de filtrado a nivel de
red, es decir, trabajan con direcciones de nivel de red, como por ejemplo, con
direcciones IP.
Son capaces de rutear dinámicamente, es decir, son capaces de
seleccionar el camino que debe seguir un paquete en el momento en el que les
llega, teniendo en cuenta factores como líneas más rápidas, líneas más baratas,
líneas menos saturadas, etc.
Los routers son más ``inteligentes'' que los switches, pues operan a un
nivel mayor lo que los hace ser capaces de procesar una mayor cantidad de
información. Esta mayor inteligencia, sin embargo, requiere más procesador, lo que también los hará más caros. A diferencia
de los switches y bridges, que sólo leen la dirección MAC, los routers analizan
la información contenida en un paquete de red leyendo la dirección de red. Los
routers leen cada paquete y lo envían a través del camino más eficiente posible
al destino apropiado, según una serie de reglas recogidas en sus tablas. Los
routers se utilizan a menudo para conectar redes geográficamente separadas
usando tecnologías WAN de relativa baja velocidad, como ISDN, una línea
T1, Frame Relay,
etc. El router es entonces la conexión vital entre una red y
el resto de las redes. Un router también sabe cuándo mantener el tráfico de la
red local dentro de ésta y cuándo conectarlo con otras LANs, es decir, permite
filtrar los broadcasts de nivel de enlace. Esto es bueno, por ejemplo, si un
router realiza una conexión WAN, así el tráfico de broadcast de nivel dos no es
ruteado por el enlace WAN y se mantiene sólo en la red local. Eso es
especialmente importante en conexiones conmutadas como RDSI. Un router
dispondrá de una o más interfases de red local, las que le servirán para
conectar múltiples redes locales usando protocolos de nivel de red.
Eventualmente, también podrá tener una o más interfases para soportar cualquier
conexión WAN.
Firewalls
Los Firewalls son barreras creadas entres redes privadas y redes
públicas como por ejemplo, Internet.
Originalmente, fueron diseñados por los directores de informática de las propias empresas, buscando una solución de seguridad. En la actualidad, los sistemas de seguridad
proporcionados por terceras empresas, son la solución más escogida. Los
Firewalls son simples en concepto, pero estructuralmente complejos. Examinan
todo el tráfico de entrada y salida, permitiendo el paso solamente al tráfico
autorizado. Se definen entonces ciertas políticas de seguridad las que son implementadas a
través de reglas en el firewall donde estas políticas típicamente se diseñan
de forma que todo lo que no es expresamente autorizado, es prohibido por
defecto. Un Firewall protege la red interna de una organización, de los
usuarios que residen en redes externas, permite el paso entre las dos redes a
sólo los paquetes de información autorizados y puede ser usado internamente,
para formar una barrera de seguridad entre diferentes partes de una
organización, como por ejemplo a estudiantes y usuarios administrativos de
una universidad. Un Firewall de nivel de red permite un control de
acceso básico y poco flexible, pues permite aceptar o denegar el acceso a un
nodo basándose sólo en la información que conoce a nivel de red. Es decir, se
permite el acceso desde o hacia un nodo en forma total o simplemente no se
permite. Por ejemplo, si una máquina es un servidor Web y a la vez servidor FTP, entonces puede
resultar conveniente que sólo algunos clientes tengan acceso al servicio FTP, y que todos
tengan acceso al servicio Web. Este tipo de control no es posible con un
Firewall de nivel de red, pues no existe forma de hacer la diferenciación de
servicios que existen en una misma máquina que, por lo tanto, tendrá una misma dirección
de red. La solución a este problema se hace filtrando a niveles superiores al
de red, con lo que se obtiene un Firewall flexible y eficiente, pero como
desventaja se tiene un mayor consumo de procesador debido a la mayor cantidad de
información que es necesario analizar.
Equipos de Comunicación de Nivel de Red.
Enrutamiento.
La función principal del nivel de Internet es hacer
llegar los paquetes de una máquina a otra dando igual cual sea el medio físico
que utilicen y los datos que estén transmitiendo, el enrutamiento es
justamentes eso. Una maquina tiene que conocer que máquinas están es su red y
también debe conocer la maquina a la que enviar los paquetes que vallan a
maquinas que no estén en su red (router, gateway). Así sabrá que debe hacer con
cada paquete que quiera enviar. Existen varias formas de enrutar paquetes por
Internet, el uso de una no excluye de otra, sería muy raro que un paquete que
recorre una distancia larga no pasara por todas ellas o por lo menos por las
más conocidas.
Entrega directa.
La entrega directa se realiza cuando los dos hosts que se comunican
están en la misma red física, por lo que los paquetes se entregan de forma
directa, sin pasar por routers. No es realmente una técnica de enrutado.
Salto al siguiente.
Es la forma más sencilla de enrutamiento, es usado en redes pequeñas que
saben que todo lo que no esté en su red se lo va a tener que pasar a otro
router mejor conectado. Por ejemplo si tenemos dos redes (A y B) A tiene un
router hacia Internet y otro hacia la otra red.B solo tiene un router hacia la
otra red (el router que conecta A y B es uno solo). El router A-B conoce
las máquinas de la red de A y las de la red de B, por lo
que si le piden que enrute una dirección que no está ni en A ni en B lo tendrá
que pasar al router A-Internet.
RIP (Routing information protocolo, protocolo de información de
enrutado).
RIP es un protocolo de enrutado interno, es decir para la parte interna
de la red, la que no está conectada al backbone de Internet. Es muy usado en
sistemas de conexión a internet como infovia, en el que muchos usuarios se
conectan a una red y pueden acceder por lugares distintos.
Cuando un usuario se conecta el servidor de terminales (equipo en el que
finaliza la llamada) avisa con un mensaje RIP al router más cercano advirtiendo
de la dirección IP que ahora le pertenece.
Así podemos ver que RIP es un protocolo usado por distintos routers para
intercambiar información y así conocer por donde deberían enrutar un paquete
para hacer que éste llegue a su destino.
OSPF (Open shortest path first, El camino más corto primero).
OSPF se usa, como RIP, en la parte interna de las redes, su forma de
funcionar es bastante sencilla. Cada router conoce los routers cercanos y las
direcciones que posee cada router de los cercanos. Además de esto cada router
sabe a qué distancia (medida en routers) está cada router. Así cuando tiene que
enviar un paquete lo envía por la ruta por la que tenga que dar menos saltos.
Así por ejemplo un router que tenga tres conexiones a red, una a una red
local en la que hay puesto de trabajo, otra (A) una red rápida frame relay de 48Mbps y
una línea (B) RDSI de 64Kbps. Desde la red local va un paquete a W que esta por
A a tres saltos y por B a dos saltos. El paquete iría por B sin tener en cuenta
la saturación de la linea o el ancho de banda de la linea.
La O de OSPF viene de abierto, en este caso significa que los algoritmos que usa son de disposición pública.
BGP (Border gateway protocol, protocolo de la pasarela externa).
BGP es un protocolo muy complejo que se usa en la interconexión de redes
conectadas por un backbone de internet. Este protocolo usa parámetros como
ancho de banda, precio de la conexión, saturación de la red,
denegación de paso de paquetes, etc. para enviar un paquete por una ruta o por
otra. Un router BGP da a conocer sus direcciones IP a los routers BGP y esta
información se difunde por los routers BGP cercanos y no tan cercanos. BGP
tiene sus propios mensajes entre routers, no utiliza RIP.
