TIPOS Y CLASES DE PROTOCOLOS

 

 

EL MODELO OSI

 

Como mencionamos anteriormente, toda la comunicación en los sistemas distribuidos se basa en la transferencia de mensajes, debido a la ausencia de memoria compartida. Cuando un proceso A quiere comunicarse con un proceso B, construye primero un mensaje en su propio espacio de direcciones. Entonces ejecuta una llamada al sistema  para que el sistema operativo busque el mensaje y lo envíe a través de la red hacia B. Aún cuando esto suene sencillo, se necesitan muchos puntos de acuerdo diferentes, por ejemplo ¿Cuántos voltios hay que utilizar para la señal correspondiente a un bit 0 y cuántos para un bit 1? ¿Cómo sabe el receptor cuál es el último bit del mensaje? ¿Cómo puede detectar si un mensaje ha sido dañado o perdido, y que debe hacer si lo descubre? ¿Qué longitud tienen los números, cadenas y otros elementos de datos y cuál es la forma en que están representados? En resumen, se necesitan puntos de acuerdo en una amplia gama de niveles, desde los detalles de bajo nivel de transmisión de los bits hasta los de alto nivel acerca de la forma en que debe expresarse la información.

 

Para facilitar el envío de mensajes se usa el estándar OSI (interconexión de sistemas abiertos), un modelo por capas para la comunicación de sistemas abiertos El modelo OSI es un estándar creado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO).  La finalidad del modelo OSI es permitir la cooperación entre sistemas abiertos. Un sistema real abierto es aquel conjunto de ordenadores, material lógico, periféricos, terminales, operadores humanos, etc, que forma un todo autónomo capaz de procesar y/o transferir información. Cada sistema abierto se considera constituido por un conjunto de 7 capas o estratos representados en forma vertical. El modelo prevé una comunicación vertical entre capas (capa N+1 con N y N con N-1) denominado SERVICIO y una comunicación horizontal (capa N con N) entre distintos sistemas abiertos denominado PROTOCOLO (protocolo entre entidades pares o iguales peer-to-peer). Cada capa N ofrece un servicio a la capa inmediatamente superior N+1 y requiere los servicios de la inferior N-1. Para la comunicación se define los puntos de conexión SAP (Service Access Point) que funcionan como direcciones de la capa superior; una entidad puede tener activas varias direcciones SAP simultáneamente.

 

El modelo OSI distingue dos tipos de protocolos, los orientados hacia las conexiones y los protocolos sin conexión. En los primeros, antes de cualquier envío de datos se requiere una conexión virtual, que tras el envío deben finalizar. Los protocolos sin conexión no requieren este paso previo, y los mensajes se envían en forma de datagramas. Un protocolo es un acuerdo que se da entre las partes involucradas, para determinar la forma en que debe desarrollarse la comunicación entre ambas.

 

Las siete capas proporcionan varias interfaces con diferentes niveles de detalle, siendo la última la más general. El estándar OSI define las siguientes siete capas: física, enlace de datos, red, transporte, sesión, presentación y aplicación.

 

 

 

 

 

 

Modelo OSI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Como se muestra en la figura, las capas OSI están numeradas de abajo hacia arriba. Las funciones más básicas, como el poner los bits de datos en el cable de la red están en la parte de abajo, mientras las funciones que atienden los detalles de las aplicaciones del usuario están arriba.

 

 

En el modelo OSI el propósito de cada capa es proveer los servicios para la siguiente capa superior, resguardando la capa de los detalles de como los servicios son implementados realmente. Las capas son abstraídas de tal manera que cada capa cree que se está comunicando con la capa asociada en la otra computadora, cuando realmente cada capa se comunica sólo con las capas adyacentes de las misma computadora.

 

 

 

 

 

 

 

 

Comunicación en el modelo OSI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con esta ultima figura se puede apreciar que a excepción de la capa más baja del modelo OSI, ninguna capa puede pasar información directamente a su contraparte en la otra computadora. La información que envía una computadora debe de pasar por todas las capas inferiores, La información entonces se mueve a través del cable de red hacia la computadora que recibe y hacia arriba a través de las capas de esta misma computadora hasta que llega al mismo nivel de la capa que envió la información. Por ejemplo, si la capa de red envía información desde la computadora A, esta información se mueve hacia abajo a través de las capas de Enlace y Física del lado que envía, pasa por el cable de red, y sube por las capas de Física y Enlace del lado de el receptor hasta llegar a la capa de red de la computadora B.

La interacción entre las diferentes capas adyacentes se llama interface. La interface define que servicios la capa inferior ofrece a su capa superior y como esos servicios son accesados.

Además, cada capa en una computadora actúa como si estuviera comunicándose directamente con la misma capa de la otra computadora. La serie de las reglas que se usan para la comunicación entre las capas se llama protocolo como ya mencionamos anteriormente.

 

 

 

DESCRIPCIÓN DE LAS CAPAS DEL MODELO OSI

 

 

Nivel Físico ("Physical Layer"). Se encarga de la transmisión de bits a lo largo de un canal de comunicación. Debe asegurarse en esta capa que si se envía un bit por el canal, se debe recibir el mismo bit en el destino. Es aquí donde se debe decidir con cuántos voltios se representará un bit con valor 1 ó 0, cuánto dura un bit, la forma de establecer la conexión inicial y cómo interrumpirla. Se consideran los aspectos mecánicos, eléctricos y del medio de transmisión física. En esta capa se ubican los repetidores, amplificadores, estrellas pasivas, multiplexores, concentradores, módems, codecs, CSUs, DSUs, transceivers, transductores, cables, conectores, NICs, etc.

 

 

 

 

 

 

Nivel de Enlace de Datos ("Data Link Layer"). La tarea primordial de esta capa es la de corrección de errores. Hace que el emisor trocee la entrada de datos en tramas, las transmita en forma secuencial y procese las tramas de asentimiento devueltas por el receptor. Es esta capa la que debe reconocer los límites de las tramas. Si la trama es modificada por una ráfaga de ruido, el software de la capa de enlace de la máquina emisora debe hacer una retransmisión de la trama. Es también en esta capa donde se debe evitar que un transmisor muy rápido sature con datos a un receptor lento. En esta capa se ubican los bridges y switches

A continuación se presenta una lista de protocolos que ocupan este nivel:

·        Control de enlace de datos de alto nivel (High-level Data Link Control HDLC).Manejadores y métodos de acceso de LAN, como Ethernet o Token Ring.

·        ATM para redes de área extensa WAN de transmisión rápida.

·        Network Driver Interface Specification (NDIS) de Microsoft.

·        Open Datalink Interface (NODI) de Novell

 

 

Nivel de Red ("Network Layer") este nivel define los protocolos para abrir y mantener un camino en la red entre sistemas.  Está relacionado con los procedimientos de conmutación y transmisión de datos y oculta dichos procedimientos a los niveles superiores.  Los “routers” actúan en este nivel.  Este nivel vela por que los paquetes sean dirigidos a su destino en la red.  Si está dirigido a un segmento de la red, este nivel lo envía a un dispositivo de encaminamiento el cual lo reenvía a su destino.  A continuación se muestra una lista de protocolos que ocupan este nivel.

·         Protocolo de Internet (IP no orientado a conexión): Define el protocolo de enrutamiento de los paquetes en la red, permite leer los paquetes y enviarlos a su destino, determina que cantidad de datos puede entrar en cada uno. La tarea que realiza IP en una red, puede ser comparada al de enviar una carta postal por un correo, donde los datos serían la carta, la dirección IP el domicilio postal y la red el sistema de distribución utilizado por el correo.

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·         Protocolo X.25 (orientado a conexión). En este protocolo el usuario X.25 envía una solicitud de llamada a un destino, el cual puede aceptar o rechazar la conexión propuesta. Si se acepta la conexión, quien hace la llamada obtiene un identificador de conexión para usarlo en las solicitudes posteriores

·        Internetwork Packet Exchange (IPX) de Novell.

·        INES Intenet Protocol (VIP)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nivel de Transporte ("Transport Layer"). Este nivel proporciona un control de alto nivel para la transferencia de datos entre sistemas, incluyendo funcionalidades de manejo de errores más sofisticados, niveles de prioridad y seguridad.  El nivel de transporte proporciona servicio de calidad y entrega precisa, proporcionando servicios orientados a conexión entre sistemas finales.  Controla la secuencia de paquetes, regula el flujo de tráfico y reconoce paquetes duplicados.  Este nivel asigna al paquete un número de secuencia el cual es comprobado en su destino.  Si se pierden datos del paquete, el protocolo del nivel de transporte coordina con el nivel de trasporte de origen para la retransmisión del paquete.  Este nivel asegura que se reciban los datos en el orden apropiado.  Los siguientes protocolos pueden estar en este nivel:

·         Internet Transport Protocol (TCP). Es el protocolo que corta los datos en paquetes de manera tal, que la red los pueda manejar eficientemente, verifica que todos los paquetes lleguen a su destino, ordenándolos a medida que los va recibiendo con la secuencia correcta y si un paquete está dañado reconstruye los datos a su forma original. Se le llama orientado a conexión, porque establece una conexión lógica entre hosts antes de iniciar una conversación.

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·         Internet User Datagram Protocol (UDP). Es un protocolo que permite mandar paquetes a través de la red, no es confiable, es decir no garantiza que los paquetes lleguen en el mismo orden que fueron enviados, peor aún no garantiza que los paquetes lleguen a su destino. Es usado para hacer transmisiones de pequeñas cantidades de datos, para querys sencillos (donde se espera la respuesta en un lapso de tiempo corto). Lo usan algunos algoritmos de compresión de información (audio y video) y aplicaciones que tienen rutinas propias para la comprobación de errores en la recepción y envíos de paquetes. Se dice que es no orientado a conexión, porque no se establece una conexión entre hosts antes de iniciar una transmisión, tampoco se negocia la desconexión.

·        Sequenced Packed Exchange (SPX)

·        NetBios/NetBEUI

 

 

Nivel de Sesión ("Sesion Layer"). Este nivel coordina el intercambio de información ente sistemas utilizando técnicas conversacionales o diálogos.  No siempre se requiere el diálogo, pero algunas aplicaciones pueden precisar una forma de saber dónde volver a comenzar la transmisión de datos si se pierde temporalmente la conexión o pueden necesitar un diálogo periódico para indicar el final de un conjunto de datos y el comienzo de uno nuevo. Esta capa permite que los usuarios de diferentes máquinas puedan establecer sesiones entre ellos. Una sesión podría permitir al usuario acceder a un sistema de tiempo compartido a distancia, o transferir un archivo entre dos máquinas. En este nivel se gestiona el control del diálogo. Además esta capa se encarga de la administración del testigo y la sincronización entre el origen y destino de los datos.

 

 

 

Nivel de Presentación ("Presentation Layer"). Los protocolos del nivel de presentación son parte del sistema operativo y de las aplicaciones utilizadas por el usuario en una estación de trabajo.  Se le da formato a la información en este nivel para ser visualizada e impresa.  También son interpretados los códigos dentro de los datos, como tabuladores y caracteres especiales.  Asimismo es en este nivel donde se lleva a cabo la encriptación de datos y traducción desde otros juegos de caracteres.

 

Nivel de Aplicación ("Aplication Layer"). Las aplicaciones acceden a los servicios de red subyacentes, utilizando procedimientos definidos en este nivel.  El nivel de aplicación se utiliza para definir un rango de aplicación que manejan transferencia de archivos, e intercambio de mensajes, ejemplo Correo Electrónico.  A continuación se listan algunos protocolos utilizados en este nivel:

·        Terminal Virtual

·        File Transfer Access and Management (FTAM)

·        Distributed Transaction Processing (DTP)

 

 

APORTACIÓN

 

Antes del modelo OSI, para ser precisos a principios del desarrollo de la informática cada fabricante establecía los procedimientos de comunicación entre sus máquinas de forma independiente, haciendo muy difícil, por no decir imposible, la comunicación entre equipos de fabricantes distintos. Poco a poco fue necesario disponer de normas comunes que permitieran a equipos de fabricantes diferentes comunicarse, de todos los protocolos propuestos OSI es el que más ha destacado hasta nuestros días y el cual permite la comunicación entre diferentes sistemas. Además el modelo OSI provee una estructura ordenada, para las personas que deseen diseñar algún sistema de comunicación puede ser de mucha utilidad, dado que el diseño de este tipo de sistemas es complejo. Al contar con el modelo OSI estructurado en capas, hace que el diseño sea un poco más sencillo, ya que cada capa de OSI se encuentra bien definida con todos los protocolos a utilizar en ella.

 

 

 

 

 

CONCLUSIONES

 

Si bien es cierto que el modelo OSI ha proporcionado grandes ventajas en cuanto a la comunicación entre diferentes sistemas,  también es cierto que genera un costo excesivo en cuanto a tiempo; debido a que cada vez que se envía un mensaje, se debe procesar cerca de media docena de capas, cada una de las cuales genera y añade un encabezado en el camino hacia abajo o elimina y examina el encabezado en el camino hacia arriba. En las redes de área amplia, donde el número de bits/segundo que se pueden enviar es por lo general bajo este costo excesivo no es tan serio, sin embargo para un sistema distribuido basado en una LAN, el costo excesivo del protocolo es con frecuencia sustancial. Así, es tal el tiempo de CPU desperdiciado al ejecutar los protocolos, que el resultado efectivo a través de la LAN es con frecuencia una pequeña fracción de lo que la LAN puede hacer.

 

Todo lo citado anteriormente nos lleva a decir, que los sistemas distribuidos basados en una LAN no utilizan de modo alguno los protocolos con capas, o bien, si lo hacen, sólo utilizan un subconjunto de toda la pila de protocolos, además de que el modelo OSI no dice nada acerca de cómo estructurar un sistema distribuido. El modelo OSI no soluciona las necesidades de todos aún cuando es muy modelo muy general.