Los Modelos de Red TCP / IP y OSI

UPAEP
2016
Universidad Popular
Autónoma del Estado de
Puebla
[DIPLOMADO EN REDES]
Guía de Estudios para la Certificación CCENT/CCNA ICND1
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[Diplomado en Redes]
Capítulo 2: Los Modelos de Red TCP/IP y OSI
En este capítulo se explicará a profundidad media cómo se realiza la división por capas en la arquitectura y
funcionamiento de una computadora. Existen diferentes formas de considerar dicha división, pero se estima
que TCP/IP y OSI son las más comunes.
Podremos hacer la comparación de ambos modelos y percatarnos que el funcionamiento es prácticamente
el mismo. Al término del capítulo quedará mucho más claro cómo se “entienden” entre sí las diferentes
partes de una computadora y cómo se dan servicio mutuamente entre partes “vecinas”.
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Temas Fundamentales
El término modelo de red o arquitectura de red se refiere a un grupo organizado de documentos que
individualmente describen una pequeña función requerida para que una red funcione. Una red debe
trabajar bajo reglas o protocolos y especificaciones físicas para funcionar correctamente.
El TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) es el modelo de red más usado. El modelo de
referencia OSI (Open System Interconnection) es menos popular.
La Arquitectura del Protocolo TCP/IP
En la arquitectura de una computadora, una capa siempre proveerá de un servicio a la capa inmediatamente
superior, por lo que la capa superior será quien realice las peticiones a su inferior inmediata.
Capa de Aplicación en TCP/IP
Provee servicios al software de aplicación que corre en una computadora. No define aplicaciones en sí
mismas, sino que define los servicios que éstas utilizan. Ejemplos: HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
requiere capacidades para transferir un archivo; HTML (Hypertext Markup Language) define cómo se
interpreta un archivo recibido a través de la web.
El proceso same-layer interaction hace referencia al momento en que una capa específica en una
computadora desea comunicarse con la misma capa en otra computadora. Ambas computadoras usan
headers (encabezados) para llevar consigo la información que desean comunicar.
Capa de Transporte en TCP/IP
Consiste en dos opciones principales de protocolo: TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User
Datagram Protocol). TCP necesita un mecanismo para garantizar la entrega de datos en una red, por lo que
provee el error-recovery o recuperación de datos usando acknowledgments, que son una forma de
comunicación bilateral que corrobora el envío y recepción durante la transferencia.
Capa de Internet en TCP/IP
Definida por el IP (Internet Protocol), quien asigna direcciones únicas a cada computadora para orientar a los
routers a entregar los paquetes a su destino correcto. Esta capa se encarga de “crear las carreteras” en la
red para el tránsito de los datos, dependiendo de su destino final. Si una ruta fallara en la entrega de datos,
los routers se encargarán de tomar otra ruta alternativa para alcanzar el mismo destino.
Un paquete es el que incluye el encabezado de la capa de Internet y sus datos encapsulados.
IP define direcciones lógicas llamadas IP addresses (direcciones IP), las cuales permiten a cada dispositivo
que hable TCP/IP (llamados IP hosts) que tengan una dirección con la cual han de comunicarse. IP también
define el routing, que es el proceso de cómo un router debe reenviar o rutear paquetes de datos.
Capa de Acceso a la Red en TCP/IP
Define los protocolos y el hardware necesarios para entregar datos a través de una red física; esta capa
define cómo conectar físicamente una computadora al medio físico por el que los datos se transmitirán
(conectores, cables, niveles de voltaje y protocolos). Ejemplo: el protocolo Ethernet. La capa de acceso a la
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red incluye todas las variaciones de Ethernet, otros estándares de LAN, los estándares populares WAN: PPP
(Point-to-Point Protocol) y Frame Relay. Se les llama frames a los conjuntos de datos generados en esta
capa.
Terminología de encapsulación de datos
Cada capa agrega su propio header o encabezado y a veces un trailer (hace alusión a un remolque, a la parte
final o trasera del conjunto de datos). La encapsulación es el método por el que se agregan headers y
trailers alrededor de los datos. Ejemplo:
HTTP GET (data)
TCP
HTTP GET (data)
IP
Eth
TCP
IP
HTTP GET (data)
TCP
HTTP GET (data)
Eth
Los 5 pasos para que una computadora TCP/IP envíe datos
1. La capa de aplicación genera la información a enviar y la encapsula, poniéndole un header si es
requerido.
2.
La capa de transporte encapsula lo que recibió del paso anterior, incluyendo el header y agrega su
propio header que típicamente es TCP o UDP.
3.
La capa de Internet encapsula lo que recibió del paso anterior, incluyendo el header y agrega su
propio header IP.
4.
La capa de acceso a la red encapsula lo que recibió del paso anterior, incluyendo el header y agrega
su propio header y también su propio trailer.
5.
La capa física transmite los bits, codificando una señal dentro del medio para trasmitir el frame.
Fig. 3 Los cinco pasos para la encapsulación de datos en el modelo TCP/IP
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NOTA: LH significa Link Header y LT significa Link Trailer.
El Modelo de Referencia OSI
OSI es el modelo de referencia Open System Interconnection (Sistema abierto de interconexión) para las
comunicaciones.
Comparando OSI y TCP/IP
El modelo de referencia OSI consiste en 7 capas. A continuación se le compara con los modelos TCP/IP y con
NetWare.
Fig. 4 El Modelo OSI comparado con TCP/IP y NetWare
Las Capas del Modelo OSI y sus Funciones
Las capas superiores del modelo OSI (aplicación, presentación y sesión: 7,6 y 5) definen funciones enfocadas
a la aplicación. Las capas inferiores del modelo OSI (transporte, red, enlace de datos y física: 4, 3, 2 y 1)
definen funciones enfocadas a la entrega de datos punto-a-punto.
Capa de Aplicación (7).- Se refiere a servicios de comunicaciones para aplicaciones, como puede ser la
opción para transferir un archivo. Ejemplo de protocolos: Telnet, HTTP, FTP, navegadores www, NFS,
gateways SMTP, SNMP, mail x.400, FTAM. Equipos: firewall, sistema de detección de intrusos.
Capa de Presentación (6).- Su principal propósito es definir los formatos para los datos, tal como texto ASCII,
texto EBCDIC, binario, BCD y JPEG. La encriptación también es definida por OSI como un servicio de la capa
de presentación. Ejemplo de protocolos: JPEG, ASCII, EBCDIC, TIFF, GIF, PICT, encriptación, MPEG, MIDI.
Equipos: firewall, sistema de detección de intrusos.
Capa de Sesión (5).- La capa de sesión define cómo comenzar, controlar y terminar conversaciones
(llamadas sesiones). Esto incluye el control y administración de múltiples mensajes bidireccionales de modo
que la aplicación pueda ser notificada si se completan solamente algunos de una serie de mensajes. La capa
de sesión crea maneras de asumir cuáles flujos son parte de la misma sesión y cuáles flujos deben
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completarse antes de que alguno se considere completado. Ejemplo de protocolos: RPC, SQL, NFS, nombres
NetBios, Apple Talk ASP, DECnet, SCP. Equipos: firewall, sistema de detección de intrusos.
Capa de Transporte (4).- La capa cuatro incluye protocolos que pueden o no proveer error recovery
(recuperación de datos), el cual es efectuado mediante la retransmisión. También en esta capa se ejecuta el
multiplexing de datos entrantes, que conmuta diferentes flujos de datos a aplicaciones en el mismo host,
como por ejemplo los sockets TCP. Esta capa evita la congestión de datos, ya que provee flow control
(control de flujo). Ejemplo de protocolos: TCP, UDP, SPX.
Capa de Red (3).- Esta capa define la entrega punto-a-punto de los paquetes. Para lograr esto define el
logical addressing, que es una manera de dividir las direcciones de manera lógica, con la finalidad de que
cualquier punto destino pueda ser identificado. También define cómo funciona el routing y cómo deben ser
aprendidas las rutas para que los paquetes puedan ser entregados. La capa de red también define cómo
fragmentar un paquete en paquetes más pequeños para acomodarlos en el medio siendo lo más pequeños
posible y así lograr la máxima transmisión. Ejemplo de protocolos: IP, IPX, AppleTalk DDP, ICMP. Equipo:
router.
Capa de Enlace de Datos (2).- Las especificaciones del enlace de datos deben lograr introducir información a
través un enlace o medio particular. Los protocolos de la capa de enlace de datos definen la entrega usando
un enlace individual. Estos protocolos necesariamente se refieren al tipo de medio en cuestión. Ejemplo de
protocolos: IEEE 802.3/802.2, HDLC, frame relay, PPP, FDDI, ATM, IEEE 802.5/802.2. Equipos: LAN switch,
wireless Access point, cable modem, DSL modem.
Capa física (1).- Sus especificaciones van de la mano con las características físicas del medio de transmisión.
Los conectores, pins, uso de los pins, corrientes eléctricas, encoding (codificado) y la modulación de la luz
son parte de diferentes especificaciones de la capa física. Ejemplo de protocolos: EIA/TIA-232, V.35, EIA/TIA449, V.24, RJ45, Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, B8ZS. Equipos: LAN hub, repeater.
Fig. 5 Modelo OSI
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Conceptos y Beneficios de la División en Capas de OSI
Beneficios de las especificaciones del protocolo en capas: menos complejidad, interfaces estándares, más
fácil de aprender, más fácil de desarrollar, interoperabilidad entre marcas, ingeniería modular.
Terminología OSI de Encapsulación
Un PDU (Protocol Data Unit) representa los bits que incluyen los headers y trailers de esa capa, así como la
información encapsulada. Por ejemplo, un paquete IP es un PDU. De hecho, un paquete IP es un PDU de
capa 3 debido a que IP es un protocolo de capa 3. Una forma corta de expresarlo sería LnPDU, donde n es el
número de la capa a que se desee hacer referencia.
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