CAPA DE APLICACIÓN

La capa de aplicación es la más cercana al usuario final. Como se muestra en la figura, es la capa que proporciona la interfaz entre las aplicaciones utilizada para la comunicación y la red subyacente en la cual se transmiten los mensajes. Los protocolos de capa de aplicación se utilizan para intercambiar los datos entre los programas que se ejecutan en los hosts de origen y destino.

Las tres capas superiores del modelo OSI (aplicación, presentación y sesión) definen funciones de la capa de aplicación TCP/IP única.

Existen muchos protocolos de capa de aplicación, y están en constante desarrollo. Algunos de los protocolos de capa de aplicación más conocidos incluyen el protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP), el protocolo de transferencia de archivos (FTP), el protocolo trivial de transferencia de archivos (TFTP), el protocolo de acceso a mensajes de Internet (IMAP) y el protocolo del sistema de nombres de dominios (DNS).

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LA CAPA DE RED DE OSI

La capa de red o la capa OSI 3, brinda servicios para permitir que los terminales puedan intercambiar datos en la red. Para lograr el transporte completo, la capa de red utiliza cuatro procesos básicos:

Direccionamiento de terminales: Los terminales se deben configurar con una dirección IP única para identificarlos en la red.

Encapsulamiento: La capa de red encapsula la unidad de datos del protocolo (PDU) de la capa de transporte a un paquete. El proceso de encapsulamiento agrega información de encabezado IP, como la dirección IP de los hosts de origen (emisores) y de destino (receptores).

Routing: La capa de red brinca servicios para dirigir paquetes a un host de destino en otra red. Para transferir un paquete a otras redes, debe procesarlo un router. La función del router es seleccionar la mejor ruta y dirigir los paquetes al host de destino en un proceso que se denomina “routing”. Un paquete puede cruzar muchos dispositivos intermediarios antes de llegar al host de destino. Se denomina “salto” a cada router que cruza un paquete antes de alcanzar el host de destino.

Desencapsulamiento: Cuando el paquete llega a la capa de red del host de destino, el host revisa el encabezado IP del paquete. Si la dirección IP de destino dentro del encabezado coincide con su propia dirección IP, se elimina el encabezado IP del paquete. Una vez que la capa de red desencapsula el paquete, la PDU de capa 4 que se obtiene se transfiere al servicio apropiado en la capa de transporte.

A diferencia de la capa de transporte (la capa OSI 4), que administra el transporte de datos entre los procesos que se ejecutan en cada host, los protocolos de capa de red especifican la estructura de paquete y los procesos que se utilizan para transportar la información de un host a otro. La capa de red puede transportar paquetes de varios tipos de comunicación entre varios hosts porque funciona sin tener en cuenta los datos que contiene cada paquete.

LA CAPA DE ENLACE DE DATOS DE OSI

La capa de enlace de datos del modelo OSI (Capa 2), es responsable de lo siguiente:

  • Permite a las capas superiores acceder a los medios.
  • Acepta paquetes de la capa 3 y los empaqueta en tramas.
  • Prepara los datos de red para la red física.
  • Controla la forma en que los datos se colocan y reciben en los medios.
  • Intercambia tramas entre los nodos en un medio de red físico, como UTP o fibra óptica.
  • Recibe y dirige paquetes a un protocolo de capa superior.
  • Lleva a cabo la detección de errores.

La notación de la capa 2 para los dispositivos de red conectados a un medio común se denomina “nodo”. Los nodos crean y reenvían tramas. La capa de enlace de datos OSI es responsable del intercambio de tramas Ethernet entre los nodos de origen y de destino a través de un medio de red físico.

La capa de enlace de datos separa de manera eficaz las transiciones de medios que ocurren a medida que el paquete se reenvía desde los procesos de comunicación de las capas superiores. La capa de enlace de datos recibe paquetes de un protocolo de capa superior y los dirige a un protocolo de las mismas características, en este caso, IPv4 o IPv6. Este protocolo de capa superior no necesita saber qué medios utiliza la comunicación.

Los protocolos de la Capa 2 especifican la encapsulamiento de un paquete en una trama y las técnicas para colocar y sacar el paquete encapsulado de cada medio. La técnica utilizada para colocar y sacar la trama de los medios se llama método de control de acceso al medio.

A medida que los paquetes se transfieren del host de origen al host de destino, generalmente deben atravesar diferentes redes físicas. Estas redes físicas pueden constar de diferentes tipos de medios físicos, como cables de cobre, fibra óptica y tecnología inalámbrica compuesta por señales electromagnéticas, frecuencias de radio y microondas, y enlaces satelitales.

Sin la capa de enlace de datos, un protocolo de capa de red, tal como IP, tendría que tomar medidas para conectarse con todos los tipos de medios que pudieran existir a lo largo de la ruta de envío. Más aún, IP debería adaptarse cada vez que se desarrolle una nueva tecnología de red o medio. Este proceso dificultaría la innovación y desarrollo de protocolos y medios de red. Este es un motivo clave para usar un método en capas en interconexión de redes.

A diferencia de los protocolos de las capas superiores del conjunto TCP/IP, los protocolos de capa de enlace de datos generalmente no están definidos por la petición de comentarios (RFC). A pesar de que el Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) mantiene los protocolos y servicios funcionales para la suite de protocolos TCP/IP en las capas superiores, el IETF no define las funciones ni la operación de esa capa de acceso a la red del modelo.

Las organizaciones de ingeniería que definen estándares y protocolos abiertos que se aplican a la capa de enlace de datos incluyen:

  • Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
  • Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
  • Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
  • Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)

LA CAPA FÍSICA DE OSI

La capa física de OSI proporciona los medios de transporte de los bits que conforman una trama de la capa de enlace de datos a través de los medios de red. Esta capa acepta una trama completa desde la capa de enlace de datos y la codifica como una secuencia de señales que se transmiten en los medios locales. Un dispositivo final o un dispositivo intermediario recibe los bits codificados que componen una trama.

El proceso por el que pasan los datos desde un nodo de origen hasta un nodo de destino es el siguiente:

  • La capa de transporte segmenta los datos de usuario, la capa de red los coloca en paquetes y la capa de enlace de datos los encapsula en forma de trama.
  • La capa física codifica las tramas y crea las señales eléctricas, ópticas o de ondas de radio que representan los bits en cada trama.
  • Luego, estas señales se envían por los medios una a la vez.
  • La capa física del nodo de destino recupera estas señales individuales de los medios, las restaura a sus representaciones en bits y pasa los bits a la capa de enlace de datos en forma de trama completa.

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Los protocolos y las operaciones de las capas OSI superiores se llevan a cabo en software diseñado por ingenieros en software e informáticos. El grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IETF) define los servicios y protocolos del conjunto TCP/IP.

La capa física consta de circuitos electrónicos, medios y conectores desarrollados por ingenieros. Por lo tanto, es necesario que las principales organizaciones especializadas en ingeniería eléctrica y en comunicaciones definan los estándares que rigen este hardware.

Existen muchas organizaciones internacionales y nacionales, organizaciones de regulación gubernamentales y empresas privadas que intervienen en el establecimiento y el mantenimiento de los estándares de la capa física. Por ejemplo, los siguientes organismos definen y rigen los estándares de hardware, medios, codificación y señalización de la capa física:

  • Organización Internacional para la Estandarización (ISO)
  • Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA) y Asociación de Industrias Electrónicas (EIA)
  • Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU)
  • Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI)
  • Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE)
  • Autoridades nacionales reguladoras de las telecomunicaciones, incluida la Federal Communication Commission (FCC) de los Estados Unidos y el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI)

Además de estos, a menudo existen grupos regionales de estandarización de cableado, como la Canadian Standards Association (CSA), el European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC) y la Japanese Standards Association (JSA/JIS), los cuales desarrollan las especificaciones locales.

 

COMPARACIÓN ENTRE EL MODELO OSI Y EL MODELO TCP/IP

Los protocolos que forman la suite de protocolos TCP/IP pueden describirse en términos del modelo de referencia OSI. En el modelo OSI, la capa de acceso a la red y la capa de aplicación del modelo TCP/IP están subdivididas para describir funciones discretas que deben producirse en estas capas.

En la capa de acceso a la red, la suite de protocolos TCP/IP no especifica cuáles protocolos utilizar cuando se transmite por un medio físico; solo describe la transferencia desde la capa de Internet a los protocolos de red física. Las capas OSI 1 y 2 tratan los procedimientos necesarios para acceder a los medios y las maneras físicas de enviar datos por la red.

La capa OSI 3, la capa de red, asigna directamente a la capa de Internet TCP/IP. Esta capa se utiliza para describir protocolos que abordan y dirigen mensajes a través de una internetwork.

La capa OSI 4, la capa de transporte, asigna directamente a la capa de transporte TCP/IP. Esta capa describe los servicios y las funciones generales que proporcionan la entrega ordenada y confiable de datos entre los hosts de origen y de destino.

La capa de aplicación TCP/IP incluye un número de protocolos que proporciona funcionalidad específica a una variedad de aplicaciones de usuario final. Las capas 5, 6 y 7 del modelo OSI se utilizan como referencias para proveedores y desarrolladores de software de aplicación para fabricar productos que funcionan en redes.

Tanto el modelo TCP/IP como el modelo OSI se utilizan comúnmente en la referencia a protocolos en varias capas. Dado que el modelo OSI separa la capa de enlace de datos de la capa física, se suele utilizan cuando se refiere a esas capas inferiores.

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EL MODELO DE REFERENCIA OSI

El modelo OSI proporciona una amplia lista de funciones y servicios que se pueden presentar en cada capa. También describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él.

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APLICACIÓN: La capa de aplicación contiene protocolos utilizados para comunicaciones proceso a proceso.

PRESENTACIÓN: La capa de presentación proporciona una representación común de los datos transferidos entre los servicios de la capa de aplicación.

SESIÓN: La capa de sesión proporciona servicios a la capa de presentación para organizar su diálogo y administrar el intercambio de datos.

TRANSPORTE: La capa de transporte define los servicios para segmentar, transferir y reensamblar los datos para las comunicaciones individuales entre terminales.

RED: La capa de red proporciona servicios para intercambiar los datos individuales en la red entre terminales identificados.

ENLACE DE DATOS: Los protocolos de la capa de enlace de datos describen los métodos para intercambiar tramas de datos entre dispositivos en un medio común.

FISICA: Los protocolos de la capa física describen los medios mecánicos, eléctricos, funcionales y de procedimiento para activar, mantener y desactivar conexiones físicas para la transmisión de bits hacia y desde un dispositivo de red.

BENEFICIOS DEL USO DE UN MODELO EN CAPAS

Los beneficios por el uso de un modelo en capas para describir protocolos de red y operaciones incluyen lo siguiente:

  • Ayuda en el diseño de protocolos, ya que los protocolos que operan en una capa específica tienen información definida según la cual actúan, y una interfaz definida para las capas superiores e inferiores.
  • Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.
  • Evita que los cambios en la tecnología o en las funcionalidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.
  • Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de red.
  • Como se muestra en la figura, los modelos TCP/IP y OSI son los modelos principales que se utilizan al hablar de funcionalidad de red. Representan el tipo básico de modelos de red en capas:
  • Modelo de protocolo: este tipo de modelo coincide con precisión con la estructura de una suite de protocolos determinada. El modelo TCP/IP es un protocolo modelo porque describe las funciones que ocurren en cada capa de protocolos dentro de una suite de TCP/IP. TCP/IP también es un ejemplo de un modelo de referencia.
  • Modelo de referencia: este tipo de modelo es coherente con todos los tipos de servicios y protocolos de red al describir qué es lo que se debe hacer en una capa determinada, pero sin regir la forma en que se debe lograr. El modelo OSI en un modelo de referencia de internetwork muy conocido, pero también es un modelo de protocolo para la suite de protocolo OSI.

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