OSI/ISO, un estándar para Internet

¿Alguna vez te has preguntado cómo es posible que tu PC/smartphone/dispositivo, se comunique con otros tan lejanos de forma tan efectiva? ¿Cómo es posible que esa aplicación envíe el mensaje a quien tú quieres y no se equivoque nunca? ¿Por qué podemos tener tantas aplicaciones enviando datos al tiempo sin que se mezclen unos con otros? Todo ello es posible a los protocolos que gobiernan y controlan la red de redes. Un protocolo se define como una serie de normas que han de seguirse en la comunicación para que todo funcione de la forma esperable. Pero las labores a realizar son muchas, y muy diferentes, por lo que no se pueden normalizar en un solo protocolo. Por ello nacieron las pilas de protocolos, de las cuales el modelo de referencia es la pila OSI/ISO.

OSI significa Open System Interconnection (Sistema Abierto de Interconexión), y consiste en un modelo de comunicaciones desarrollado por la Organización Internacional de Estandarización, la ISO. Hoy voy a mostrar las bases de dicho modelo y la importancia del mismo.

Contexto de OSI

Hubo un tiempo en que Internet no era tan “Inter”. En los años 70 y antes, había múltiples redes pertenecientes a organizaciones diversas. Cada una de éstas desarrollaba su propio modelo de comunicaciones, lo cual las hacía incompatibles entre sí.

Como puedes imaginar, esto hacía inviable la comunicación a gran escala tal como la conocemos. Por éste motivo, la ISO se propuso crear un modelo estándar para las comunicaciones telemáticas.

El modelo OSI, apareció en 1980 con intención de convertirse en dicho estándar. Sin embargo, para la fecha en que se introdujo, el modelo TCP/IP ya era muy popular. Además de ser un estándar más flexible. Debido a ello, se convirtió en un estándar de facto. Sin embargo, el modelo OSI es más descriptivo de las tareas que se realizan en una conexión de red. Por eso se utiliza como modelo de referencia, para comprender los procesos que se llevan a cabo en la comunicación de redes.

El modelo OSI define 7 capas, en cada una de las cuales se desarrollan unos procesos específicos de la conexión. En cada capa se establecería un protocolo que estandariza los procesos de la misma. Una capa, da servicio a la inmediatamente superior, y, a su vez, se sirve de la inmediatamente inferior. De ésta forma, el funcionamiento de una capa se aísla de las demás. Así es posible actualizar o modificar el protocolo de la misma sin cambiar toda la pila de protocolos.

Las capas de OSI/ISO

Veamos en detalle qué hace cada capa definida por el modelo de referencia OSI/ISO:

Nivel 1: Capa física

En el primer nivel se encarga de la topología de la red y las conexiones del PC hacia la red. Se ocupa del medio físico así como de la forma en que es transmitida la señal y su sincronización. La lista con sus principales funciones son:

• Definir el medio físico por el que se realizará la conexión: cable par trenzado, coaxial, fibra óptica, inalámbrico, etc.
• Definir los componentes y conectores físicos que se van a utilizar, así como los niveles de tensión eléctrica.
• Definir las características funcionales de la interfaz: establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico.
• Transmisión de la información (bits) por el medio.
• Manejar las señales eléctricas del medio.
• Garantizar la conexión (no la fiabilidad de la misma).

Nivel 2: Enlace de datos

En ésta capa se lleva a cabo en direccionamiento físico del acceso al medio, la detección de errores, distribución ordenada de tramas y el control de flujo.

Nos referimos a tramas como cada uno de los paquetes de información enviados por el medio físico. Es en ésta capa donde se determina el tamaño y contenido (datos y metadatos) de dichas tramas. También se encarga del control de errores en las tramas, determinando la forma en que serán corregidos. Hay varios sistemas según el protocolo: reenvío, reconstrucción en base a información redundante… Así mismo las tramas pueden llegar desordenadas, y es en este nivel donde se ordenan. Pueden ser ordenadas sobre la marcha o, más común, descartar y reenviar las tramas fuera de orden.

Los dispositivos que trabajan en ésta capa son los switches de red, encargados de recibir datos del router y reenviarlos. Los protocolos que encajan en éste nivel son MAC e IP (parte de él).

Nivel 3: Capa de red

Las unidades de datos de éste nivel se llaman paquetes. En éste nivel se realiza el enrutamiento de los paquetes. Aquí se hace el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos desde origen a destino. Las direcciones IP corresponderían con ésta capa, y los dispositivos que trabajan en ella son los routers.

Hay dos tipos de protocolos posibles:

• Enrutables: cada paquete contiene su dirección y puede viajar por diferentes rutas (IP, IPX, AppleTalk)
• De enrutamiento: se traza un camino por el que irán todos los paquetes (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, BGP)

Nivel 4: Capa de Transporte

Ésta capa se encarga de transportar los datos de un equipo de origen al de destino. Dicho envío se realiza con independencia del medio físico utilizado. Los paquetes de datos se segmento o datagrama, según el protocolo sea TCP o UDP. Se trabaja con puertos lógicos que forman los conocidos sockets IP:puerto.

Nivel 5: Capa de sesión

En ésta capa se realizan las labores de mantenimiento y gestión del enlace entre dos computadoras que transmiten datos. Aquí se garantiza que la sesión se mantiene mientras duren las tareas para las que se ha iniciado. También se establecen los mecanismos de restablecimiento de la sesión en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de ésta capa son prescindibles.

Nivel 6: Capa de presentación

Es la primera capa encargada del contenido de la comunicación que de la forma de la misma. Por ejemplo, puede que dos equipos tengan un manejo distinto de caracteres. Es en ésta capa donde se hace de “traductor” para que sean entendibles por ambos.

Si en la comunicación hay cifrado y/o compresión de datos, se realiza en ésta capa.

Nivel 7: Capa de aplicación

Ofrece a las aplicaciones de usuarios la posibilidad de acceder a los servicios de las capas inferiores. En éste nivel están los protocolos de aplicaciones como el email (POP, IMAP, SMTP), bases de datos, ficheros (FTP), etc. Hay casi tantos protocolos como aplicaciones, y continuamente aparecen nuevos.

¿Cómo se realiza la comunicación?

Para llevar a cabo la comunicación y que los protocolos realicen su trabajo, es necesario disponer de cierta información. A dicha información la llamamos metadatos. Cada protocolo tiene sus metadatos propios, y debe añadirlos a los datos recibidos de la capa superior. En el destino, estos metadatos son interpretados y eliminados antes de entregar el mensaje a la capa superior.

En el siguiente esquema podemos ver una representación de las longitudes de datos y metadatos.

Hablaré un poco más de todo esto en otros artículos que haga sobre el funcionamiento de las redes de computadoras. Su funcionamiento es bastante complejo, pero ahora ya tienes una base. ¿Conocías cómo se llevaba a cabo la navegación por Internet? ¿Había oído  hablar de metadatos? ¿Y de los protocolos OSI/ISO? Puedes contar tus impresiones en los comentarios.

El artículo OSI/ISO, un estándar para Internet apareció por primera vez en Instinto Binario.