Capas del modelo OSI – Part 1

OSI significa Interconexión de Sistemas Abiertos . Ha sido desarrollado por ISO – ‘ Organización Internacional para la Estandarización ‘, en el año 1984. Es una arquitectura de 7 capas con cada capa con una funcionalidad específica para realizar. Todas estas 7 capas trabajan en colaboración para transmitir los datos de una persona a otra en todo el mundo. 

Prerrequisito: Conceptos básicos de redes informáticas 

1. Capa física (Capa 1):

La capa más baja del modelo de referencia OSI es la capa física. Es responsable de la conexión física real entre los dispositivos. La capa física contiene información en forma de bits. Es responsable de transmitir bits individuales de un Node al siguiente. Al recibir datos, esta capa obtendrá la señal recibida y la convertirá en 0 y 1 y los enviará a la capa de enlace de datos, que volverá a armar el marco.  

Las funciones de la capa física son las siguientes:  

1. Sincronización de bits: la capa física proporciona la sincronización de los bits al proporcionar un reloj. Este reloj controla tanto al emisor como al receptor proporcionando así sincronización a nivel de bits.
2. Control de tasa de bits: La capa física también define la tasa de transmisión, es decir, el número de bits enviados por segundo.
3. Topologías físicas: la capa física especifica la forma en que los diferentes dispositivos/Nodes se organizan en una red, es decir, topología de bus, estrella o malla.
4. Modo de transmisión: La capa física también define la forma en que los datos fluyen entre los dos dispositivos conectados. Los diversos modos de transmisión posibles son Simplex, Half-Duplex y Full-Duplex.

* Hub, Repeater, Modem, Cables are Physical Layer devices. 
** Network Layer, Data Link Layer, and Physical Layer are also known as Lower Layers or Hardware Layers.

2. Capa de enlace de datos (DLL) (Capa 2):

La capa de enlace de datos es responsable de la entrega del mensaje de Node a Node. La función principal de esta capa es asegurarse de que la transferencia de datos esté libre de errores de un Node a otro, sobre la capa física. Cuando llega un paquete a una red, es responsabilidad de DLL transmitirlo al Host utilizando su dirección MAC. 
La capa de enlace de datos se divide en dos subcapas:  

1. Control de enlace lógico (LLC)
2. Control de acceso a medios (MAC)

El paquete recibido de la capa de red se divide en tramas según el tamaño de trama de la NIC (tarjeta de interfaz de red). DLL también encapsula la dirección MAC del remitente y el destinatario en el encabezado. 

La dirección MAC del receptor se obtiene colocando una solicitud ARP (Protocolo de resolución de direcciones) en el cable preguntando «¿Quién tiene esa dirección IP?» y el host de destino responderá con su dirección MAC.  

Las funciones de la capa de enlace de datos son:  

1. Encuadre: el encuadre es una función de la capa de enlace de datos. Proporciona una forma para que un remitente transmita un conjunto de bits que son significativos para el receptor. Esto se puede lograr adjuntando patrones de bits especiales al principio y al final del cuadro.
2. Direccionamiento físico: Después de crear tramas, la capa de enlace de datos agrega direcciones físicas (dirección MAC) del remitente y/o receptor en el encabezado de cada trama.
3. Control de errores: la capa de enlace de datos proporciona el mecanismo de control de errores en el que detecta y retransmite tramas dañadas o perdidas.
4. Control de flujo: la tasa de datos debe ser constante en ambos lados, de lo contrario, los datos pueden corromperse, por lo tanto, el control de flujo coordina la cantidad de datos que se pueden enviar antes de recibir el reconocimiento.
5. Control de acceso: cuando varios dispositivos comparten un solo canal de comunicación, la subcapa MAC de la capa de enlace de datos ayuda a determinar qué dispositivo tiene control sobre el canal en un momento dado.

* Packet in Data Link layer is referred to as Frame. 
** Data Link layer is handled by the NIC (Network Interface Card) and device drivers of host machines. 
*** Switch & Bridge are Data Link Layer devices.

3. Capa de red (Capa 3):

La capa de red funciona para la transmisión de datos de un host a otro ubicado en diferentes redes. También se ocupa del enrutamiento de paquetes, es decir, la selección de la ruta más corta para transmitir el paquete, a partir del número de rutas disponibles. La capa de red coloca las direcciones IP del remitente y del receptor en el encabezado. 

Las funciones de la capa de red son:  

1. Enrutamiento: los protocolos de la capa de red determinan qué ruta es adecuada desde el origen hasta el destino. Esta función de la capa de red se conoce como enrutamiento.
2. Direccionamiento lógico: para identificar cada dispositivo en la red de forma única, la capa de red define un esquema de direccionamiento. La capa de red coloca las direcciones IP del remitente y del receptor en el encabezado. Tal dirección distingue cada dispositivo de manera única y universal.

* Segment in Network layer is referred to as Packet. 

** Network layer is implemented by networking devices such as routers.  

4. Capa de Transporte (Capa 4) :

La capa de transporte proporciona servicios a la capa de aplicación y toma servicios de la capa de red. Los datos en la capa de transporte se denominan Segmentos . Es responsable de la entrega de extremo a extremo del mensaje completo. La capa de transporte también proporciona el reconocimiento de la transmisión de datos exitosa y retransmite los datos si se encuentra un error.

Del lado del remitente:  la capa de transporte recibe los datos formateados de las capas superiores, realiza la segmentación y también implementa el control de flujo y error para garantizar una transmisión de datos adecuada. También agrega números de puerto de origen y destino en su encabezado y reenvía los datos segmentados a la capa de red. 

Nota: El remitente necesita saber el número de puerto asociado con la aplicación del receptor. 

Generalmente, este número de puerto de destino está configurado, ya sea de forma predeterminada o manualmente. Por ejemplo, cuando una aplicación web realiza una solicitud a un servidor web, normalmente utiliza el número de puerto 80, porque este es el puerto predeterminado asignado a las aplicaciones web. Muchas aplicaciones tienen puertos predeterminados asignados. 

En el lado del receptor:  la capa de transporte lee el número de puerto de su encabezado y reenvía los datos que ha recibido a la aplicación respectiva. También realiza la secuenciación y el reensamblaje de los datos segmentados. 

Las funciones de la capa de transporte son las siguientes:  

1. Segmentación y reensamblaje: esta capa acepta el mensaje de la capa (de sesión) y divide el mensaje en unidades más pequeñas. Cada uno de los segmentos producidos tiene un encabezado asociado. La capa de transporte en la estación de destino vuelve a ensamblar el mensaje.
2. Direccionamiento de punto de servicio: para entregar el mensaje al proceso correcto, el encabezado de la capa de transporte incluye un tipo de dirección denominada dirección de punto de servicio o dirección de puerto. Por lo tanto, al especificar esta dirección, la capa de transporte se asegura de que el mensaje se entregue al proceso correcto.

Los servicios proporcionados por la capa de transporte:  

A. Servicio Orientado a la Conexión: Es un proceso de tres fases que incluye 

– Establecimiento de conexión 
– Transferencia de datos 
– Terminación / desconexión 

En este tipo de transmisión, el dispositivo receptor envía un acuse de recibo al origen después de recibir un paquete o grupo de paquetes. Este tipo de transmisión es confiable y segura.

B. Servicio sin conexión: Es un proceso de una sola fase e incluye Transferencia de Datos. En este tipo de transmisión, el receptor no acusa recibo de un paquete. Este enfoque permite una comunicación mucho más rápida entre dispositivos. El servicio orientado a la conexión es más confiable que el servicio sin conexión.

* Los datos en la capa de transporte se denominan segmentos . 
** La capa de transporte es operada por el Sistema Operativo. Es parte del sistema operativo y se comunica con la capa de aplicación mediante llamadas al sistema. 
La capa de transporte se denomina modelo Heart of OSI . 

5. Capa de sesión (capa 5):

Esta capa es responsable del establecimiento de la conexión, el mantenimiento de las sesiones, la autenticación y también garantiza la seguridad. 
Las funciones de la capa de sesión son:  

1. Establecimiento, mantenimiento y terminación de sesión: la capa permite que los dos procesos establezcan, usen y terminen una conexión.
2. Sincronización: esta capa permite que un proceso agregue puntos de control que se consideran puntos de sincronización en los datos. Estos puntos de sincronización ayudan a identificar el error para que los datos se vuelvan a sincronizar correctamente, y los extremos de los mensajes no se corten antes de tiempo y se evite la pérdida de datos.
3. Controlador de diálogo: la capa de sesión permite que dos sistemas comiencen a comunicarse entre sí en semidúplex o dúplex completo.

**Todas las 3 capas siguientes (incluida la capa de sesión) se integran como una sola capa en el modelo TCP/IP como «capa de aplicación». 
**La implementación de estas 3 capas la realiza la propia aplicación de red. Estas también se conocen como Capas Superiores o Capas de Software . 

Guión: 

Consideremos un escenario en el que un usuario desea enviar un mensaje a través de alguna aplicación de Messenger que se ejecuta en su navegador. El «Messenger» aquí actúa como la capa de aplicación que proporciona al usuario una interfaz para crear los datos. Este mensaje o los llamados Datos se comprimen, cifran (si hay datos seguros) y se convierten en bits (0 y 1) para que puedan transmitirse.  

6. Capa de presentación (Capa 6):

La capa de presentación también se denomina capa de traducción . Los datos de la capa de aplicación se extraen aquí y se manipulan según el formato requerido para transmitir a través de la red. 
Las funciones de la capa de presentación son: 

• Traducción: Por ejemplo, ASCII a EBCDIC.
• Cifrado/descifrado: el cifrado de datos traduce los datos a otra forma o código. Los datos cifrados se conocen como texto cifrado y los datos descifrados se conocen como texto sin formato. Se utiliza un valor de clave para cifrar y descifrar datos.
• Compresión: reduce la cantidad de bits que deben transmitirse en la red.

7. Capa de aplicación (Capa 7):

En la parte superior de la pila de capas del modelo de referencia OSI, encontramos la capa de aplicación que es implementada por las aplicaciones de red. Estas aplicaciones producen los datos, que deben transferirse a través de la red. Esta capa también sirve como ventana para que los servicios de la aplicación accedan a la red y para mostrar al usuario la información recibida. 

Ejemplo: Aplicación – Navegadores, Skype Messenger, etc. 

**Application Layer is also called Desktop Layer.  

Las funciones de la capa de aplicación son:  

1. Terminal virtual de red
2. FTAM-Acceso y gestión de transferencia de archivos
3. Servicios de correo
4. Directorio de Servicios

El modelo OSI actúa como modelo de referencia y no está implementado en Internet debido a su invención tardía. El modelo actual que se utiliza es el modelo TCP/IP. 

Este artículo es una contribución de Kundana Thiyari y Harshita Pandey . Si te gusta GeeksforGeeks y te gustaría contribuir, también puedes escribir un artículo usando write.geeksforgeeks.org o enviar tu artículo por correo a review-team@geeksforgeeks.org. Vea su artículo que aparece en la página principal de GeeksforGeeks y ayude a otros Geeks. 

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