¿Qué es el modelo OSI?

El Open Systems In­te­r­co­n­ne­c­tion Model, conocido como modelo OSI por su abre­via­tu­ra, fue creado por la Or­ga­ni­za­ción In­te­r­na­cio­nal para la No­r­ma­li­za­ción (ISO) como modelo de re­fe­re­n­cia para el es­ta­ble­ci­mie­n­to de una co­mu­ni­ca­ción abierta en di­fe­re­n­tes sistemas técnicos. Para en­te­n­de­r­lo mejor, es necesario tra­n­s­po­r­tar­se a los comienzos de la era de Internet: a finales de los años 70, los fa­bri­ca­n­tes más de­s­ta­ca­dos en el ámbito de la te­c­no­lo­gía de redes tuvieron que hacer frente al problema de que sus di­s­po­si­ti­vos solo podían co­ne­c­tar­se a través de una ar­qui­te­c­tu­ra de red privada. Por aquel entonces, ningún fa­bri­ca­n­te pensó en crear co­m­po­ne­n­tes de software y hardware siguiendo las es­pe­ci­fi­ca­cio­nes de otros fa­bri­ca­n­tes y un proyecto como Internet presupone, en cambio, ciertos es­tá­n­da­res que po­si­bi­li­ten la co­mu­ni­ca­ción.

El protocolo OSI es el resultado de un intento de no­r­ma­li­za­ción y, como marco co­n­ce­p­tual, ofrece los fu­n­da­me­n­tos de diseño para normas de co­mu­ni­ca­ción no pri­va­ti­vas. Para ello, el modelo de ISO OSI divide el co­m­pli­ca­do proceso de la co­mu­ni­ca­ción en red en siete estadios de­no­mi­na­dos capas OSI. En la co­mu­ni­ca­ción entre dos sistemas, cada capa requiere que se lleven a cabo ciertas tareas es­pe­cí­fi­cas. Entre ellas se en­cue­n­tran, por ejemplo, el control de la co­mu­ni­ca­ción, la di­re­c­cio­na­li­dad del sistema de destino o la tra­du­c­ción de paquetes de datos a señales físicas. Sin embargo, el método solo funciona cuando todos los sistemas pa­r­ti­ci­pa­n­tes en la co­mu­ni­ca­ción cumplen las reglas. Estas se es­ta­ble­cen en los llamados pro­to­co­los, que se aplican a cada una de las capas o que se utilizan en la totalidad de las mismas.

El modelo de re­fe­re­n­cia ISO no es pro­pia­me­n­te un estándar de red concreto, sino que, en términos ab­s­tra­c­tos, describe cuáles son los procesos que se han de llevar a cabo para que la co­mu­ni­ca­ción funcione a través de una red. 

Las capas su­pe­rio­res del protocolo OSI se denominan capas orie­n­ta­das a apli­ca­cio­nes. En este sentido, se establece una di­fe­re­n­cia­ción entre capa de apli­ca­ción, capa de pre­se­n­ta­ción y capa de sesión.

• Capa 7 – Capa de apli­ca­ción (ap­pli­ca­tion layer): este es el nivel del modelo OSI que está en contacto directo con apli­ca­cio­nes como programas de correo ele­c­tró­ni­co o na­ve­ga­do­res web y en ella se produce la entrada y salida de datos. Esta capa establece la conexión para los otros niveles y prepara las funciones para las apli­ca­cio­nes. Este proceso se puede explicar mediante el ejemplo de la tra­n­s­mi­sión por correo ele­c­tró­ni­co: un usuario escribe un mensaje en el programa de correo ele­c­tró­ni­co en su terminal y la capa de apli­ca­ción lo acepta en forma de paquete de datos. A los datos del correo ele­c­tró­ni­co se le adjuntan datos adi­cio­na­les en forma de en­ca­be­za­do de la apli­ca­ción: a esto se le llama también “en­ca­p­su­la­mie­n­to”. Este en­ca­be­za­do indica, entre otras cosas, que los datos proceden de un programa de correo ele­c­tró­ni­co. Aquí también se define el protocolo que se usa en la tra­n­s­mi­sión del correo ele­c­tró­ni­co en la capa de apli­ca­ción (no­r­ma­l­me­n­te el protocolo SMTP).

• Capa 6 – Capa de pre­se­n­ta­ción (pre­se­n­ta­tion layer): una de las tareas ese­n­cia­les de la co­mu­ni­ca­ción en red es ga­ra­n­ti­zar el envío de datos en formatos estándar. En la capa de pre­se­n­ta­ción, los datos se tra­n­s­po­r­tan lo­ca­l­me­n­te en formato es­ta­n­da­ri­za­dos. En el caso de la tra­n­s­mi­sión de un correo ele­c­tró­ni­co, en esta capa se define el modo en que se tiene que presentar el mensaje. Para ello, el paquete de datos se completa para que se cree un en­ca­be­za­do de pre­se­n­ta­ción que contiene los datos acerca de cómo se ha co­di­fi­ca­do el correo (en España se utiliza no­r­ma­l­me­n­te ISO 8859-1 (Latin1) o ISO 8859-15), en qué formato se presentan los archivos adjuntos (p. ej., JPEG o MPEG4) o cómo se han co­m­pri­mi­do o cifrado los datos (p. ej., SSL/TLS). De esta manera se puede asegurar que el sistema de destino también ha entendido el formato del correo ele­c­tró­ni­co y que el mensaje se va a enviar.

• Capa 5 – Capa de sesión (session layer): esta capa tiene la misión de organizar la conexión entre ambos sistemas finales, por lo que también recibe el nombre de capa de co­mu­ni­ca­ción. En ella se incluyen los me­ca­ni­s­mos es­pe­cia­les de gestión y control que regulan el es­ta­ble­ci­mie­n­to de la conexión, su ma­n­te­ni­mie­n­to y su in­te­rru­p­ción. Para controlar la co­mu­ni­ca­ción se necesitan unos datos adi­cio­na­les que se deben añadir a los datos del correo ele­c­tró­ni­co tra­n­s­mi­ti­dos a través del en­ca­be­za­do de la sesión. La mayoría de pro­to­co­los de apli­ca­ción actuales como SMTP o FTP se ocupan ellos mismos de las sesiones o, como HTTP, son pro­to­co­los sin estado. El modelo TCP/IP, en calidad de co­m­pe­ti­dor del modelo OSI, agrupa las capas OSI 5, 6 o 7 en una capa de apli­ca­ción. NetBIOS, Socks y RPC son otras de las es­pe­ci­fi­ca­cio­nes que recoge la capa 5. 

A las tres capas del protocolo OSI para las apli­ca­cio­nes se suman cuatro capas de tra­n­s­po­r­te y en ellas se puede di­s­ti­n­guir entre la capa de tra­n­s­po­r­te, la capa de red, la capa de vínculo de datos y la capa física.

• Capa 4 – Capa de tra­n­s­po­r­te (transport layer): la capa de tra­n­s­po­r­te opera como vínculo entre las capas de apli­ca­cio­nes y las orie­n­ta­das al tra­n­s­po­r­te. En este nivel del modelo OSI se lleva a cabo la conexión lógica de extremo a extremo (el canal de tra­n­s­mi­sión) entre los sistemas en la co­mu­ni­ca­ción. Para ello, también se tiene que añadir cierta in­fo­r­ma­ción en los datos del correo ele­c­tró­ni­co. El paquete de datos que ya se amplió para el en­ca­be­za­do de las capas orie­n­ta­das a las apli­ca­cio­nes se co­m­ple­me­n­ta en la capa 4 con un en­ca­be­za­do de tra­n­s­po­r­te. En ello entran en juego pro­to­co­los de red es­ta­n­da­ri­za­dos como TCP o UDP (User Datagram Protocol). Además, en la capa de tra­n­s­po­r­te también se definen los puertos a través de los cuales las apli­ca­cio­nes pueden dirigirse al sistema de destino. Asimismo, en la capa 4 también tiene lugar la asi­g­na­ción de un de­te­r­mi­na­do paquete de datos a una apli­ca­ción.

• Capa 3 – Capa de red (network layer): con la capa de mediación la tra­n­s­fe­re­n­cia de datos llega a Internet. Aquí se realiza el di­re­c­cio­na­mie­n­to lógico del equipo terminal, al que se le asigna una dirección IP. Al paquete de datos, como los datos del correo ele­c­tró­ni­co del ejemplo, se le añadirá un en­ca­be­za­do de red en el estadio 3 del modelo OSI, que contiene in­fo­r­ma­ción sobre la asi­g­na­ción de rutas y el control del flujo de datos. Aquí, los sistemas in­fo­r­má­ti­cos recurren a normas de Internet como IP, ICMP, X.25, RIP u OSPF. En lo relativo al tráfico de correo ele­c­tró­ni­co, se suele utilizar más TCP que IP.

• Capa 2 – Capa de vínculo de datos (data link layer): en la capa de seguridad, las funciones como re­co­no­ci­mie­n­to de errores, eli­mi­na­ción de errores y control del flujo de datos se encargan de evitar que se produzcan errores de co­mu­ni­ca­ción. El paquete de datos se sitúa, junto a los en­ca­be­za­dos de apli­ca­ción, pre­se­n­ta­ción, sesión, tra­n­s­po­r­te y red, en el marco del en­ca­be­za­do de enlace de datos y de la trama de enlace de datos. Además, en la capa 2 tiene lugar el di­re­c­cio­na­mie­n­to de hardware y, asimismo, entran en acción las di­re­c­cio­nes MAC. El acceso al medio está regulado por pro­to­co­los como Ethernet o PPP.

• Capa 1 – Capa física (physical layer): en la capa física se efectúa la tra­n­s­fo­r­ma­ción de los bits de un paquete de datos en una señal física adecuada para un medio de tra­n­s­mi­sión. Solo esta puede tra­n­s­fe­ri­r­se a través de un medio como hilo de cobre, fibra de vidrio o aire. La interfaz para el medio de tra­n­s­mi­sión se define por medio de pro­to­co­los o normas como DSL, ISDN, Bluetooth, USB (capa física) o Ethernet (capa física).

Los paquetes de datos no solo recorren cada capa del modelo OSI, sino también el sistema del remitente y el sistema de destino. Cualquier otro di­s­po­si­ti­vo por el que deba pasar un paquete de datos forma parte de las capas 1 y 3. El correo ele­c­tró­ni­co del ejemplo pasa por el router como señal física antes de avanzar por Internet. Esta se establece en la capa 3 del protocolo OSI y solo procesa in­fo­r­ma­ción de las tres primeras capas, sin tener en cuenta las capas que van desde la 4 a la 7. Para poder acceder a datos im­po­r­ta­n­tes, el router tiene que de­s­co­m­pri­mir (“des­en­ca­p­su­lar”) el paquete de datos en­ca­p­su­la­do y, en este proceso, se recorren las di­fe­re­n­tes capas OSI en orden inverso.

En primer lugar, se produce la de­co­di­fi­ca­ción de señales en la capa de tra­n­s­fe­re­n­cia de bits y, a co­n­ti­nua­ción, se leen las di­re­c­cio­nes MAC de la capa 2 y las di­re­c­cio­nes IP y los pro­to­co­los de en­ru­ta­mie­n­to de la capa 3. Con estos datos, el router ya se encuentra en co­n­di­cio­nes de tomar una decisión en cuanto a su reenvío. El paquete de datos, en­ca­p­su­la­do de nuevo y basándose en la in­fo­r­ma­ción obtenida, puede ser reenviado entonces a la próxima estación, en su camino hacia el sistema de destino.

Por regla general, en la tra­n­s­mi­sión de datos participa más de un router y en ellos tiene lugar el proceso de en­ca­p­su­la­do y des­en­ca­p­su­la­do hasta que el paquete de datos llega a su destino (en este ejemplo, un servidor de correo ele­c­tró­ni­co) en forma de una señal física. El paquete de datos también pasa, aquí, por el proceso de des­en­ca­p­su­la­do, para lo que se re­co­rre­rán desde la primera hasta la séptima capa del modelo OSI. El mensaje enviado a través del cliente de correo ele­c­tró­ni­co llegará, por lo tanto, al servidor de correo ele­c­tró­ni­co, donde estará di­s­po­ni­ble para que otro cliente de correo ele­c­tró­ni­co pueda acceder a él.