EL MODELO OSI

El modelo OSI (Open System Interconection) mostrado en la figura 1-16 es utilizado por prácticamente la totalidad de las redes del mundo. Este modelo fue creado por el ISO (Organización Internacional de Normalización), y consiste en siete niveles o capas donde cada una de ellas define las funciones que deben proporcionar los protocolos con el propósito de intercambiar información entre varios sistemas. Esta clasificación permite que cada protocolo se desarrolle con una finalidad determinada, lo cual simplifica el proceso de desarrollo e implementación. Cada nivel depende de los que están por debajo de él, y a su vez proporciona alguna funcionalidad a los niveles superiores. Los siete niveles del modelo OSI son los siguientes:

Aplicación

El nivel de aplicación es el destino final de los datos donde se proporcionan los servicios al usuario.

Presentación

Se convierten e interpretan los datos que se utilizarán en el nivel de aplicación.

Sesión

Encargado de ciertos aspectos de la comunicación como el control de los tiempos.

Transporte

Transporta la información de una manera fiable para que llegue correctamente a su destino.

Red

Nivel encargado de encaminar los datos hacia su destino eligiendo la ruta más efectiva.

Enlace

Enlace de datos. Controla el flujo de los mismos, la sincronización y los errores que puedan producirse.

Físico

Se encarga de los aspectos físicos de la conexión, tales como el medio de transmisión o el hardware.

La figura 1-17 muestra un ejemplo de cómo se pueden trasmitir datos empleando el modelo OSI. La idea clave en todo este proceso es que aunque la transmisión real de los datos es vertical, cada capa se programa como si fuera horizontal.

 

PROTOCOLOS TCP/IP

Cabecera IP
(20 byte)

Cabecera TCP
(20 byte)

Datos

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 cinco niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de la siguiente manera:

 

APLICACIÓN

TRANSPORTE

INTERRED

HOST A RED

FIG: Arquitectura TCP/IP

 

 

Formato de la cabecera TCP.

Puerto origen

Puerto destino

 

Número de secuencia

 

Señales de confirmación

 

Tamaño

Reservado

Bits de control

Window

 

Checksum

Puntero a datos urgentes

 

 

Organización de la cabecera IP.

Versión

IHL

Tipo de servicio

Longitud total

 

Identificación

Flags

Fragmentación

 

Límite de existencia

Protocolo

Comprobación

 

Dirección de origen

 

Dirección de destino

 

 

SIMILITUDES Y DIFERENCIAS ENTRE OSI Y TCP

El protocolo de transporte de clase 4 del modelo OSI (al que con frecuencia se le llama TP4), y TCP tienen numerosas similitudes, pero también algunas diferencias. A continuación se dan a conocer los puntos en que los dos protocolos son iguales. Los dos protocolos están diseñados para proporcionar un servicio de transporte seguro, orientado a conexión y de extremo a extremo, sobre una red insegura, que puede perder, dañar, almacenar y duplicar paquetes. Los dos deben enfrentarse a los peores problemas como sería el caso de una subred que pudiera almacenar una secuencia válida de paquetes y más tarde volviera a entregarlos.

Los dos protocolos también son semejantes por el hecho de que los dos tienen una fase de establecimiento de conexión, una fase de transferencia de datos y después una fase de liberación de la conexión. Los conceptos generales del establecimiento, uso y liberación de conexiones también son similares, aunque difieren en algunos detalles. En particular, tanto TP4 como TCP utilizan la comunicación ida-vuelta-ida para eliminar las dificultades potenciales ocasionadas por paquetes antiguos que aparecieran súbitamente y pudiesen causar problemas.

Sin embargo, los dos protocolos también presentan diferencias muy notables, las cuales se pueden observar en la lista que se muestra a continuación:

CARACTERÍSTICA

OSI TP4

TCP

Numero de tipos de TPDU

9

1

Fallo de Conexión

2 conexiones

1 conexión

Formato de direcciones

No está definido

32 bits

Calidad de servicio

Extremo abierto

Opciones específicas

Datos del usuario en CR

Permitido

No permitido

Flujo

Mensajes

Octetos

Datos importantes

Acelerados

Acelerados

Superposición

No

Control de flujo explícito

Algunas veces

Siempre

Número de subsecuencia

Permitidos

No Permitido

Liberación

Abrupta

Ordenada

 

DESVENTAJAS DE OSI Y TCP/IP

Ni el modelo OSI p TCP/IP y sus protocolos son perfectos, tienen sus desventajas y éstas son mencionadas a continuación.

OSI.

Anteriormente, se pensaba que este modelo y sus protocolos iban a conquistar el mundo de las comunicaciones, pero esto no sucedió y fue debido a lo siguiente:

El momento en el que se establece un estándar es crucial para su éxito. Ahora, los protocolos estándar de OSI han quedado aplastados. Los protocolos TCP/IP ya se usaban ampliamente cuando aparecieron los protocolos de OSI. Esto hizo que la inversión fuera para los productos TCP/IP, así cuando OSI llegó, los inversionistas no quisieron apoyar una segunda pila de protocolos por lo que nunca sucedió.

La segunda razón por la que OSI nunca prendió, es que tanto el modelo como los protocolos son imperfectos. Una explicación errónea acerca de este modelo de siete capas es que éstas son el único camino. Y la que la verdadera razón de que tenga ese número de capas es que en el momento en el que se diseñó, IBM tenía un protocolo patentado de siete capas SNA (Systems Network Architecture), y en esa época IBM dominaba la industria de la computación. Otro problema con OSI, además de ser incomprensible, es que algunas funciones reaparecen una y otra vez en cada capa. Además el estándar original ignoró por completo los servicios y protocolos carentes de conexión, la relación entre la computación y las comunicaciones apenas si se menciona.

 

Dada la enorme complejidad, sus implementaciones iniciales fueron enormes, inmanejables y lentas. A OSI se le asoció con la "mala calidad". Mientras los productos mejoraban con el paso del tiempo, la imagen empeoraba.

A OSI se le veía como una invención de los ministerios europeos de telecomunicaciones, y más tarde de los E.U.. Esta creencia no era justificada, pero no ayudó mucho la idea de que un montón de burócratas trataran de implementar cierto estándar.

 

TCP/IP.

 

 

 

 

 

ARPANET

A mediados de los 60ís, en la cúspide de la guerra Fría, el Departamento de Defensa quería una red de comando y control que pudiera sobrevivir a una guerra nuclear. Las redes telefónicas de circuito conmutado se consideraban muy vulnerables, puesto que la perdida de una línea o un conmutador terminaría toda conversación que los estuviera usando y podía incluso partir la red. Para resolver este problema el Departamento de Defensa acudió a su rama de defensa ARPA (Advanced Research Projects Agency, que había sido desarrollado para ser útil a la milicia).

Cumplió con su trabajo al ofrecer financiamiento y contratos a universidades y compañías. La ARPA decidió que la red que necesitaba el Departamento de Defensa debía ser un una red de paquete conmutado, que consistía en una subred y computadoras host.

La subred consistía en minicomputadoras llamadas IMP (interfase message processors) los cuales debían conectarse a otros dos IMP para que la conexión fuese confiable.

Así debían existir los protocolos para la comunicación host-IMP, IMP-IMP, IMP fuente a IMP destino y host-host. Los primeros protocolos comenzaron a funcionar en UCLA, UCSB, SRI y la Universidad de Utah. La red creció rápidamente al instalarse más IMP, abarcando todo Estados Unidos. Después, mediante un IMP especial, los IMP se conectaron de manera directa sin tener que pasar por un host.

Después de un experimento de transmisión sobre redes de satélite, los protocolos existentes demostraron no ser apropiados, lo que culminó con la invención del modelo y protocolo TCP/IP, el cual fue diseñado para la comunicación en las Interredes.

Con el crecimiento tan rápido fue cada vez más difícil encontrar hosts, así que se creó el DNS (sistema de designación de dominios) para organizar las máquinas en dominios y establecer correspondencias entre los nombres de las hosts y las direcciones IP.

En 1990, ARPANET había sido rebasada por redes más nuevas que ella misma había engendrado, de manera que se clausuró y desmanteló.

 

Diseño original de ARPANET

 

NETWARE NOVELL

Es ciertamente uno de los sistemas de redes más populares en el mundo PC. Éste fue diseñado para que lo usaran las compañías que deseaban cambiar su mainframe por una red de PC. NetWare Novell se basa en el modelo cliente-servidor.

NetWare usa una pila de protocolos ilustrada en la figura 1-22, basado en el Xerox NetWare System XNS, pero con modificaciones. NetWare de Novell es previo a OSI y no se basa en él. Si acaso, se parece más a TCP/IP que a OSI.

Las capas físicas y de enlace de datos, según la figura, pueden escoger de entre Ethernet, el Token Ring de IBM y ARCnet. La capa de red utiliza un protocolo de interred no confiable, el cual transfiere paquetes del origen al destino en forma transparente. En lo funcional IPX es similar a IP.

El protocolo de transporte orientado a la conexión se llama NCP (Network core protocol) y proporciona otros servicios además del transporte de datos de usuario y es en realidad el corazón de NetWare. Está disponible además un segundo protocolo, SPX, el cuál solo proporciona transporte. En la capa de aplicación están presentes varios protocolos de aplicación.

El SAP (service advertising protocol)

 

 

 

 

 

 

NSFNET

En 1984, la NSF (National Science Fundation), empezó a diseñar un sucesor de alta velocidad para la ARPANET, que se abriría a todos los grupos universitarios, para comenzar se decidió construir una red de Backbone, para conectar sus 6 centros de supercomputadoras, mediante conexiones de 56 kbps, la tecnología del software era TCP/IP.

La NSF financio también unas cuantas redes regionales (cerca de 20), que se conectaron a la backbone, para permitir a universidades, laboratorios, etc. el acceso a cualquier supercomputadora y comunicarse entre si. La red completa que consistía en el Backbone y las redes regionales se llamo NSFNET

En diciembre de 1991, el Congreso de Estados Unidos aprobó un documento que autorizaba a la NREN, la Red Nacional Educativa y de Investigación, como sucesora de investigación de la NSFNET, sólo que operando a velocidades de giga bits. La meta era una red nacional que funcionara a 3 Gbps antes del milenio.

Para 1995, la backbone NSFNET ya no era necesaria para interconectar las redes regionales de la NSF porque un gran número de compañías operaba con redes comerciales IR Cuando se vendió la ANSNET a América Online en 1995, las redes regionales de la NSF tuvieron que comprar el servicio comercial de IP para interconectarse.

Otros países y regiones están construyendo redes comparables a NSFNET. En Europa, por ejemplo, EBONE es una backbone IP para organizaciones de investigación y EuropaNET es una red más orientada hacia lo comercial. Ambas conectan gran cantidad de ciudades en Europa con líneas de 2 Mbps y se están instalando mejoras de nivel a 34 Mbps. Cada país de Europa tiene una o más redes nacionales, lo cual es comparable en forma aproximada a las redes regionales de la NSF.

INTERNET

Los diferentes servicios a los que podemos tener acceso en Internet son proporcionados por los protocolos que pertenecen al nivel de aplicación. Estos protocolos forman parte del TCP/IP y deben aportar entre otras cosas una forma normalizada para interpretar la información, ya que todas las máquinas no utilizan los mismos juegos de caracteres ni los mismos estándares. Los protocolos de los otros niveles sólo se encargan de la transmisión de información como un bloque de bits, sin definir las normas que indiquen la manera en que tienen que interpretarse esos bits. Los protocolos del nivel de aplicación están destinados a tareas específicas, algunos de los cuales se consideran como tradicionales de Internet por utilizarse desde los inicios de la red, como son por ejemplo:

Transferencia de ficheros.

El protocolo FTP (File Transfer Protocol) se incluye como parte del TCP/IP, siendo éste el protocolo de nivel de aplicación destinado a proporcionar el servicio de transferencia de archivos en Internet. El FTP depende del protocolo TCP para las funciones de transporte, y guarda alguna relación con TELNET (protocolo para la conexión remota).

El protocolo FTP permite acceder a algún servidor que disponga de este servicio y realizar tareas como moverse a través de su estructura de directorios, ver y descargar ficheros al ordenador local, enviar ficheros al servidor o copiar archivos directamente de un servidor a otro de la red. Lógicamente y por motivos de seguridad se hace necesario contar con el permiso previo para poder realizar todas estas operaciones. El servidor FTP pedirá el nombre de usuario y clave de acceso al iniciar la sesión (login), que debe ser suministrado correctamente para utilizar el servicio.

El FTP proporciona dos modos de transferencia de archivos: ASCII y binario. El modo de transferencia ASCII se utiliza cuando se quiere transmitir archivos de texto, ya que cada sistema puede utilizar un formato distinto para la representación de texto. En este caso se realiza una conversión en el formato del archivo original, de manera que el archivo recibido pueda utilizarse normalmente. El modo de transferencia binario se debe utilizar en cualquier otro caso, es decir, cuando el archivo que vamos a recibir contiene datos que no son texto. Aquí no se debe realizar ninguna conversión porque quedarían inservibles los datos del archivo.

Conexión remota.

El protocolo diseñado para proporcionar el servicio de conexión remota (remote login) recibe el nombre de TELNET, el cual forma parte del conjunto de protocolos TCP/IP y depende del protocolo TCP para el nivel de transporte.

El protocolo TELNET es un emulador de terminal que permite acceder a los recursos y ejecutar los programas de un ordenador remoto en la red, de la misma forma que si se tratara de un terminal real directamente conectado al sistema remoto. Una vez establecida la conexión el usuario podrá iniciar la sesión con su clave de acceso. De la misma manera que ocurre con el protocolo FTP, existen servidores que permiten un acceso libre cuando se especifica "anonymous" como nombre de usuario.

Correo electrónico.

El servicio de correo electrónico se proporciona a través del protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), y permite enviar mensajes a otros usuarios de la red. A través de estos mensajes no sólo se puede intercambiar texto, sino también archivos binarios de cualquier tipo.

Generalmente los mensajes de correo electrónico no se envían directamente a los ordenadores personales de cada usuario, puesto que en estos casos puede ocurrir que esté apagado o que no esté ejecutando la aplicación de correo electrónico. Para evitar este problema se utiliza un ordenador más grande como almacén de los mensajes recibidos, el cual actúa como servidor de correo electrónico permanentemente. Los mensajes permanecerán en este sistema hasta que el usuario los transfiera a su propio ordenador para leerlos de forma local.

Noticias.

Los grupos de noticias son foros especializados en los que usuarios con un interés común pueden intercambiar mensajes. Existen miles de grupos de noticias con temas técnicos y no técnicos, lo que incluye computadoras, ciencia, recreación y política.