Podcast #178: Modelo OSI

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El amanecer de la red (vídeo) - https://www.youtube.com/watch?v=0YK3_gg_ZD8

Hola a todos, yo soy Eduardo, esto es eduardocollado.com y hoy en el capítulo número 178 vamos a hablar de un tema del que no hemos todavía, aunque parezca increíble, al menos no lo hemos dedicado un capítulo como debe de ser

Efectivamente el modelo OSI, algo que llevamos oyendo muchísimos años y que siempre está ahí como algo que se sabe y como algo muy obvio, pero que no lo es tanto, y es hasta posible que lo hayamos olvidado, así que el capítulo de hoy se lo vamos a dedicar al modelo OSI.

El modelo viene de lejos, desde principios de los años 80 y se definió un modelo para la interconexión de sistemas abiertos, de hecho ese es su nombre OSI viene del inglés Open Systems Interconnection.

El modelo divide la comunicación en un total de 7 capas o niveles superpuestos definiendo unos interfaces o uniones entre capas y unos protocolos, que no son más que las uniones lógicas entre dos niveles iguales de diferentes hosts.

Por ejemplo, hablamos de IP como protocolo porque establece la comunicación entre dos niveles 3 OSI de dos nodos diferentes.

Así pues vamosa tener protocolos por cada una de las capas, hay toneladas de protocolos, muchísimos y estos protocolos pueden residir en cualquiera de las 7 capas de modelo OSI.

Las capas se organizan desde la más cercana al nivel físico hasta la más cercana a la aplicación. En el nivel superior tendríamos protocolos como FTP, TFTP, SMTP, POP3, HTTP, DNS, BOOTP, etc..., en el nivel inferior nos encontremos protcolos como DSL o el RS-232 (de Recommended Standard 232).

Los niveles para nombrarlos de abajo a arriba son:

Físico
Enlace de Datos
Red
Transporte
Sesión
Presentación
Aplicación

Vamos a ir viendo uno a uno si os parece
Nivel físico

El nivel físico, o nivel 1 de OSI, se encarga de definir las especificaciones físicas de los dispositivos. Se define la relación entre el medio de transmisión y el medio, ya sea un cable electrico, óptico, comunicación inalambrica o lo que sea.

En esta capa hay que asegurar que la señal que se envía se reciba en el destino, es decir, hay que definir qué es un 1 y qué es un 0, voltajes, potencia lumínica, en fin, ese tipo de cosas.

En este nivel tenemos los cables, conectores, transceptores, tarjetas de red, hubs y en definitiva todo aquello que esté relacionado con lo que acabamos de decir.

Este nivel es el que define la parte más física de la comunicación, haciendo la analogía con la comunicación humana este nivel sería el papel para la comunicación escrita o el aire para la comunicación verbal.

En la vida real de este nivel necestiamos saber en que potencias se mueven nuestros transceptores, qué tipos de transceptores tenemos que usar, qué tipos de fibra, cuanta potencia llega a nuestras antenas y por qué hay que utilizar cableado categoría 3 o categoría 5e por ejemplo y también es el nivel en el que vamos a tener las limitaciones de distancia de cableados o la regla del 5-4-3

La regla del 5-4-3 nos dice que entre dos equipos no puede haber más de 5 segmentos de cable, 4 repetidores y que de esos sementmos sólo 3 pueden estar poblados.
Nivel de enlace de datos

El nivel de enlace de datos o nivel 2 OSI y es aquí donde podemos encontrar dos subniveles más, el LLC (Control de enlace lógico) y MAC (Control de acceso al medio) que se describen en profundidad en el IEEE 802.2

Este nivel para todo aquel que se dedique a esto de las redes es de los más importantes. En este nivel es donde vamos a encontrar protocolos como por ejemplo todos aquellos que empiezan por IEEE 802., wimax, ppp, hdlc, en fin, todo.

Tened en cuenta que en el modelo TCP/IP el nivel 1 y el 2 se colapsan en un nivel llamado "interfaz de red", así que si no veis claro el por qué ethernet no es nivel físico es por eso. EThernet por poner un ejemplo se encarga del acceso al medio, del control de errores, de la delimitación de la trama, etc... esa es la razón.

Volviendo al nivel de enlace deciros que aquí las unidades de información se llaman tramas o frames en inglés, aunque pueden ser celdas también, la diferencia estriba en el tamaño fijo de las celdas, que son las usadas en ATM, serguramente os suene que una celda ATM tiene 53 bytes de longitud contando cabeceras y siempre tienen ese tamaño, sin embargo una trama ethernet, HDLC o Frame Relay no tiene un tamaño prefijado.

La tarea principal de esta capa es la detección y corrección de errores. Además, en esta capa el emisor trocea la información en tramas y las envía de forma secuencial teniendo la facultad de poder confirmar que han ido llegando al otro extremo, pueden no llegar por una interferencia o una colisión.

En esta capa también hay un control de flujo para evitar la saturación del receptor y es aquí donde tenemos los switches o bridges.
En este nivel también tenemos el direccionamiento MAC, las direcciones MAC de los dispositivos.
Nivel de red

Esta es nuestro nivel o capa favorito, el nivel 3, capa de red, aquí es donde vive nuestros queridos protocolos IP o IPv6, de los que hemos hablado hasta la saciedad.

Aquí la unidad de información se llama paquete, seguro que estáis ya cansados de decir paquete IP y trama ethernet, ¿verdad que sí?

Aquí es donde se toman las decisiones sobre encaminamiento, es decir, el routing.

En el nivel de red es donde tenemos el direccionamiento lógico.

Y cuando hablamos de direccionamiento lógico no os quedéis solo en IP o IPv6, tenemos IPX, o incluso OSI tienen su propio esquema de direccionamiento, el cual es utilizaod por ejemplo en IS-IS, un protocolo de routing de estado del enlace al que deberíamos de dedicartle un capítulo entero.

Sólo por hacer una breve anotación comentaros que una dirección OSI se divide en dos partes, la IDP (Initial Domain Part) y la DSP (Domain Specific Part). Esto lo normal es que no volváis a escucharlo nunca más en la vida, pero es interesante que sepáis que las direcciones IP o IPv6 no son las únicas direcciones que existen en el Mundo.

Hay un concepto muy extendido que puede parecer confuso porque os acabo de comentar que en el nivel 3 es donde tomamos las decisiones de encaminamiento, pero los protocolos de routing no funcionan en nivel 3, sino en niveles superiores, pero una cosa es el intercambio de información y la creación de las tablas de routing y otra muy diferente tomar la decisión de routing. Esto es muy importante porque hay gente que piensa que BGP funciona en nivel 3 y obviamente eso no es así, sobre todo sabiendo que utiliza el puerto 179 de tcp para comunicarse con sus vecinos.

Hasta aquí, estos tres niveles: físico, enlace y red son los llamados niveles de medio, los media layers en inglés y esto es porque siempre se va a pasar por estos tres niveles, siempre, en todos los nodos intermedios, porque siempre será necesario tomar una decisión de encaminamiento.

A los niveles superiores sólo se llegará si estamos en el destinatario de la comunicación.
Nivel de transporte

El nivel de transporte, o nivel 4, es la primera capa extremo a extremo. Tengo que reconocer que la primera vez que escuché eso de primera capa extremo a extremo no tenía ni idea de qué me estaban contando ni de lo que estaba pasando, pero se me quedó grabada la frase, realmente eso del extremo a extremo es sensacional.

El tema es que el nivel 4 sólo es accesible en los extremos de la comunicación, por ejemplo, si estamos navegando por internet, sólo vamos a pasar por el nivel 4 de nuestro PC y por el nivel 4 del servidor web, no de los hosts intermedios, por eso es el primer nivel extremo a extremo.

Este es el nivel de protocolos tan conocidos como TCP o UDP, recordad que TCP es orientado a la conexión y UDP no. En este nivel la unidad de información se llama segmento si es orientado a conexión y datagrama si no lo es, así pues diremos segmento TCP o datagramna UDP

La función principal de este nivel es la multiplexación de las conversaciones y aquí son sumamente importantes los interfaces, es decir, las comunicaciones con los protocolos de la capa superior porque en la parte superior, los 3 últimos niveles es donde residen las aplicaciones y este nivel es el encargado de conectar los niveles de media con los de hosts.

Los puertos son un concepto que están en este nivel y que identifican los interfaces con las capas superiores, algo muy utilizado por firewalls.

Si queréis ampliar información sobre este punto os recomiendo un vídeo que podéis encontrar en You Tube titulado el Amanecer de la red, si tenbéis los 13 minutos que dura os lo recomiendo, son unos dibujos animados y est muy interesante y visual, os dejo en las notas del programa el enlace al vídeo para que podáis verlo.

Las tres últimas capas realmente no son super críticas desde el punto de vista de la red, pero sí que es muy importante conocerlas porque el trabajo en la red cada vez se expande más y para comprender la parte de seguridad es crítico dominar la comunicación completa.
Nivel de sesión

En este nivel se establecen las sesiones entre máquinas remotas. Por ejemplo transferencias de ficheros. Es en este nivel donde se ubica el software y ya no la parte de red que se deja para capas inferiores.
Nivel de presentación

En el nivel 6 la sintaxis y la semántica de la información es lo que realmente importa y no el movimiento de la información. Aquí la codificación de los datos es algo que hay que controlar. Un ejemplo de protocolo de este nivel sería VT100
Nivel de aplicación

Aquí es donde se definiría un interfaz para que cualquier software pudiera trabajar con la red sin tener ni idea de que la red existe, tal cual