El modelo de red de interconexión de sistemas abiertos (OSI) define un marco conceptual para las comunicaciones entre sistemas informáticos. el modelo es una norma ISO que identifica siete capas de red fundamentales, desde el hardware físico hasta las aplicaciones de software de alto nivel.
Cada capa en el modelo maneja una función de red específica. El estándar ayuda a los administradores a visualizar redes, aislar problemas y comprender los casos de uso de nuevas tecnologías. Muchos proveedores de equipos de red anuncian la capa OSI en la que sus productos están diseñados para encajar.
OSI se adoptó como estándar internacional en 1984. Sigue siendo relevante hoy en día a pesar de los cambios en la implementación de la red que se han producido desde la primera publicación. La nube, el borde y el IoT se pueden acomodar dentro del modelo.
En este artículo, explicaremos cada una de las siete capas OSI por separado. Comenzaremos desde el nivel más bajo, etiquetado como Capa 1.
1. Capa física
Todas las redes comienzan con el equipo físico. Esta capa encapsula el hardware involucrado en las comunicaciones, como conmutadores y cables. Los datos se transfieren como un flujo de dígitos binarios, 0 o 1, que el hardware prepara a partir de la entrada que ha recibido. La capa física especifica las señales eléctricas que se utilizan para codificar los datos a través del cable, como un pulso de 5 voltios para indicar un «1» binario.
Los errores en la capa física tienden a provocar que los datos no se transfieran en absoluto. Podría haber una interrupción en la conexión debido a la falta de un enchufe o una fuente de alimentación incorrecta. También pueden surgir problemas cuando dos componentes no están de acuerdo en la codificación física de los valores de los datos. En el caso de las conexiones inalámbricas, una señal débil puede provocar la pérdida de bits durante la transmisión.
2. Capa de enlace de datos
La segunda capa del modelo se refiere a la comunicación entre dos dispositivos que están conectados directamente entre sí en la misma red. Es responsable de establecer un vínculo que permita el intercambio de datos mediante un protocolo acordado. Muchos conmutadores de red funcionan en la Capa 2.
La capa de enlace de datos eventualmente pasará bits a la capa física. Como se encuentra sobre el hardware, la capa de enlace de datos puede realizar la detección y corrección de errores básicos en respuesta a problemas de transferencia física. Hay dos subcapas que definen estas responsabilidades: Control de enlace lógico (LLC) que maneja la sincronización de cuadros y la detección de errores, y El control de acceso a medios (MAC) que usa direcciones MAC para restringir cómo los dispositivos adquieren permiso para transferir datos.
3. Capa de red
La capa de red es el primer nivel que admite la transferencia de datos entre dos redes mantenidas por separado. Es redundante en situaciones en las que todos sus dispositivos existen en la misma red.
Los datos que llegan a la capa de red desde niveles superiores se dividen primero en paquetes adecuados para la transmisión. Los paquetes recibidos de la red remota en respuesta se vuelven a ensamblar en datos utilizables.
La capa de red es donde se encuentran por primera vez varios protocolos importantes. Éstos incluyen IP (para determinar la ruta a un destino), ICMP, enrutamiento y LAN virtual. Juntos, estos mecanismos facilitan las comunicaciones entre redes con un grado familiar de facilidad de uso. Sin embargo, las operaciones en este nivel no son necesariamente confiables: no se requiere que los mensajes se realicen correctamente y es posible que no necesariamente se vuelvan a intentar.
4. Capa de Transporte
La capa de transporte proporciona abstracciones de alto nivel para coordinar las transferencias de datos entre dispositivos. Los controladores de transporte determinan dónde se enviarán los datos y la velocidad a la que se deben transferir.
La capa 4 es donde se implementan TCP y UDP, proporcionando los números de puerto que permiten que los dispositivos expongan múltiples canales de comunicación. Como resultado, el equilibrio de carga a menudo se sitúa en la capa 4, lo que permite enrutar el tráfico entre puertos en un dispositivo de destino.
Se espera que los mecanismos de transporte garanticen una comunicación exitosa. Se aplican estrictos controles de error para recuperarse de la pérdida de paquetes y reintentar las transferencias fallidas. El control de flujo se aplica para que el remitente no abrume al dispositivo remoto enviando datos más rápido de lo que permite el ancho de banda disponible.
5. Capa de sesión
La capa 5 crea sesiones de comunicación continuas entre dos dispositivos. Las sesiones se utilizan para negociar nuevas conexiones, acordar su duración y cerrar correctamente la conexión una vez que se completa el intercambio de datos. Esta capa garantiza que las sesiones permanezcan abiertas el tiempo suficiente para transferir todos los datos que se envían.
El control del punto de control es otra responsabilidad que tiene la capa 5. Las sesiones pueden definir puntos de control para facilitar las actualizaciones de progreso y las transmisiones reanudables. Se puede establecer un nuevo punto de control cada pocos megabytes para la carga de un archivo, lo que permite al remitente continuar desde un punto en particular si la transferencia se interrumpe.
Muchos protocolos importantes operan en la Capa 5, incluidas las tecnologías de autenticación e inicio de sesión, como LDAP y NetBIOS. Estos establecen canales de comunicación semipermanentes para administrar una sesión de usuario final en un dispositivo específico.
6. Capa de presentación
La capa de presentación maneja la preparación de datos para la capa de aplicación que viene a continuación en el modelo. Una vez que los datos se han formado desde el hardware, a través del enlace de datos y del transporte, están casi listos para ser consumidos por componentes de alto nivel. La capa de presentación completa el proceso realizando cualquier tarea de formateo que pueda ser necesaria.
El descifrado, la decodificación y la descompresión son tres operaciones comunes que se encuentran en este nivel. La capa de presentación procesa los datos recibidos en formatos que eventualmente pueden ser utilizados por una aplicación cliente. De manera similar, los datos de salida se reformatean en estructuras comprimidas y cifradas que son adecuadas para la transmisión de red.
TLS es una tecnología importante que forma parte de la capa de presentación. La verificación de certificados y el descifrado de datos se manejan antes de que las solicitudes lleguen al cliente de la red, lo que permite consumir la información con la confianza de que es auténtica.
7. Capa de aplicación
La capa de aplicación es la parte superior de la pila. Representa la funcionalidad que perciben los usuarios finales de la red. Las aplicaciones en el modelo OSI brindan una conveniente interfaz de extremo a extremo para facilitar transferencias de datos completas, sin tener que pensar en hardware, enlaces de datos, sesiones y compresión.
A pesar de su nombre, esta capa no se relaciona con el software del lado del cliente, como su navegador web o cliente de correo electrónico. Una aplicación en términos OSI es un protocolo que se ocupa de la comunicación completa de datos complejos a través de las capas 1-6.
HTTP, FTP, DHCP, DNS y SSH todos existen en el capa de aplicación. Estos son mecanismos de alto nivel que permiten transferencias directas de datos de usuario entre un dispositivo de origen y un servidor remoto. Solo necesita un conocimiento mínimo del funcionamiento de las otras capas.
Resumen
Las siete capas OSI describen la transferencia de datos a través de redes informáticas. Comprender las funciones y responsabilidades de cada capa puede ayudarlo a identificar el origen de los problemas y evaluar el caso de uso previsto para los nuevos componentes.
OSI es un modelo abstracto que no se asigna directamente a las implementaciones de redes específicas que se usan comúnmente en la actualidad. Como ejemplo, el TCP/IP El protocolo funciona en su propio sistema más simple de cuatro capas: acceso a la red, Internet, transporte y aplicación. Estas abstraer y absorber las capas OSI equivalentes: la capa de aplicación abarca OSI L5 a L7, mientras que L1 y L2 se combinan en el concepto de acceso a la red de TCP/IP.
OSI sigue siendo aplicable a pesar de su falta de aplicación directa en el mundo real. Ha existido durante tanto tiempo que es ampliamente entendido entre los administradores de todos los orígenes. Su nivel relativamente alto de abstracción también ha asegurado que siga siendo relevante frente a los nuevos paradigmas de redes, muchos de los cuales se han dirigido a la capa 3 y superior. El conocimiento de las siete capas y sus responsabilidades aún puede ayudarlo a apreciar el flujo de datos a través de una red mientras descubre oportunidades de integración para nuevos componentes.
