En el video anterior aprendimos sobre los conceptos básicos de la red, y hoy hablaremos sobre el modelo OSI y el modelo TCP / IP. Cuando digo modelos, me refiero a nada más que un conjunto de reglas o un conjunto de normas. Usted puede preguntar, ¿por qué necesitamos un conjunto de reglas o estándares en la industria informática? Para entender esto, necesitamos aprender un poco sobre la historia de la industria informática.
No hace mucho tiempo, una batalla feroz tuvo lugar entre IBM y Digital Equipment Corporation (DEC) sobre cuál de ellos es un fabricante líder de computadoras. Pero hubo un problema. Ambos fabricantes produjeron equipos informáticos que eran incompatibles entre sí. Es decir, si compró una computadora IBM, entonces tuvo que comprar un monitor, una impresora y todo lo demás de IBM para ello. Del mismo modo, si compró un dispositivo de DEC, tuvo que comprar todos los accesorios y otros dispositivos del mismo fabricante para poder usarlos.
Hubo muchas compañías que compraron equipos de ambos fabricantes, por lo que, por ejemplo, había computadoras IBM en el departamento de contabilidad, y el departamento de marketing estaba equipado con computadoras DEC. Como resultado, estos dispositivos no podían comunicarse ni compartir información entre ellos. Por lo tanto, la falta de un estándar único no permitió que las tecnologías informáticas avanzaran. Esto sucedió cuando la Organización Internacional de Normalización, conocida como ISO, llegó a la conclusión de que era necesario crear un estándar informático común. ISO ha desarrollado OSI, la interconexión de sistema abierto o modelo de referencia OSI. Casi al mismo tiempo, se creó un estándar competitivo: el modelo TCP / IP, promovido por el Departamento de Defensa. El modelo TCP / IP se parece más a una versión simplificada del modelo OSI y, debido a su relevancia, se ha convertido en un estándar de la industria. Para obtener el concepto de modelos, debe considerar el concepto de "nivel de pila". Considérelo en el ejemplo que se muestra en la imagen de la oficina. Cada oficina tiene diferentes niveles de empleados: el director general, el personal de oficina senior, el gerente de sueldos, el gerente de cuentas, el gerente de servicio, el personal de mantenimiento, el personal de oficina junior, una variedad de empleados. La razón por la cual cada compañía tiene diferentes empleados con diferentes títulos de trabajo se debe al hecho de que llevan a cabo diferentes tareas y tienen diferentes niveles de responsabilidad.
Por lo tanto, cuando algo no se hace o una tarea específica no se completa, usted sabe quién es responsable de ello. Por ejemplo, si el salario no se transfiere a tiempo, entonces el gerente de sueldos es responsable de esto. No importa que el banco tenga la culpa, el primer contacto que utiliza para aclarar el problema es el administrador de la nómina. Si su oficina no se limpia, entonces este es el departamento comercial responsable. Es decir, la jerarquía laboral le permite distribuir la responsabilidad.
Del mismo modo, necesitamos tener conocimiento sobre el modelo OSI y el modelo TCP / IP, porque al estudiar las redes de computadoras o cuando surgen problemas en ellas, necesitamos saber qué nivel funciona. Porque en caso de un mal funcionamiento, no necesitamos verificar todo el equipo, ya que usando un enfoque escalonado, sabremos exactamente cuál puede ser el problema.
Nos dirigimos directamente a los modelos para comprender cómo funcionan y qué niveles están involucrados en esto. Comparemos ambos modelos.
A la izquierda, verá las capas del modelo OSI, a la derecha: TCP / IP. Déjame tomar un marcador para aclararlo. Marqué los niveles con diferentes colores, para que no te confundas. Comencemos la discusión de la izquierda con el modelo OSI. Antes de continuar, enfatizo que como estudiantes de la red, ¡deben conocer todos estos niveles y sus ubicaciones de memoria!
Debe saber que el nivel 7 es el nivel de aplicación, el nivel 6 es el nivel de presentación, el nivel 5 es el nivel de sesión. ¡Necesitas saber dónde están estos niveles! Una forma de recordar una secuencia de niveles es usar mnemónicos. Una de las frases más populares para recordar los niveles de OSI Físico, Enlace de datos, Red, Transporte, Sesión, Presentación, Aplicación de abajo hacia arriba es: Por favor, no tire la pizza de salchicha (¡No tire la pizza con salchicha!)
Si desea recordar el diseño de los niveles de arriba a abajo, use la frase Todas las personas parecen necesitar procesamiento de datos (parece que todas las personas necesitan procesamiento de datos).
Para recordar, de arriba a abajo o de abajo a arriba, la elección es suya, solo debe recordar que 1 nivel es físico y 7 se aplica. Algunas personas se confunden, creyendo que los niveles suben y bajan, y se aplica 1 nivel. Esto no es así, el primer nivel es físico y el nivel aplicado es el nivel 7.
Si desea recordar la ubicación de las capas del modelo TCP / IP, use el TCP / IP que viene en una mnemotecnia TIN. Esto no significa nada, solo necesita recordar A TIN - Aplicación, Transporte, Internet, Red. Si tiene una mejor manera de recordar, úsela hasta que haya aprendido estas secuencias con firmeza.
Entonces, comencemos desde el nivel de aplicación. La capa de aplicación es un punto de contacto para todas las aplicaciones de red, un punto de contacto común. Muchos autores dicen y escriben que todas las aplicaciones en su computadora están en este nivel de aplicaciones, lo cual no es cierto. En primer lugar, el nivel de aplicación se aplica solo a las aplicaciones de red y, en segundo lugar, cualquier aplicación en su computadora no tiene nada que ver con el nivel de aplicación si no se comunican a través de la red.
Para que sea más fácil de entender, daré un ejemplo simple. Suponga que eliminó los controladores de interfaz inalámbrica Wi-Fi y Bluetooth, los controladores de tarjeta de red Ethernet, o incluso eliminó físicamente estos dispositivos de su PC. Entonces, si ahora ejecuta, por ejemplo, Microsoft Word, no podrá comunicarse con el nivel de la aplicación y, debido a esto, no podrá comunicarse con ningún otro nivel. Esto se debe a que Microsoft no puede acceder a la red, ¡porque su sistema operativo ni siquiera tiene una tarjeta de red!
Del mismo modo, en un sistema normal, si inicia un navegador web, como Chrome, IE, Safari, y escribe algo como
www.cnn.com en la barra de direcciones, el navegador web creará una solicitud http que interactúa con la capa de aplicación. La capa de aplicación transfiere estos datos a la capa de presentación (a menudo llamada erróneamente capa representativa), la capa de presentación los transfiere a la capa de sesión, esta última a la capa de transporte, y así sucesivamente, hasta que los datos alcanzan la capa física. Así es como funciona.
Por lo tanto, si la aplicación interactúa con las redes, esto solo sucede a través de la capa de la aplicación. Esta capa proporciona acceso a los servicios de red. Los protocolos FTP, TFTP, SNMP, DNS, HTTP funcionan a este nivel, hay bastantes. ¡Puede simplemente "googlear" la lista completa de todos los protocolos que funcionan a este nivel!
A continuación nos fijamos en el nivel de presentación. Esta capa proporciona presentación de datos y encriptación. El nivel de presentación es donde tiene lugar toda la conversión de datos, es responsable de codificar los datos, es decir, después de que los datos de otros niveles se vuelvan iguales, independientemente de si se trata de una imagen o un documento. Luego, recibe los datos que regresan del nivel de sesión, los convierte en un formato presentable y los transfiere al nivel de la aplicación. Por lo tanto, si tiene datos sin procesar procedentes del nivel de sesión, se convierten en el nivel de presentación. Si es una imagen, la capa crea una imagen; si es un documento de Word, crea un documento de Word. Además, todos los servicios de cifrado, como TLS y SSL, funcionan a este nivel.
A continuación, tenemos una capa de sesión que crea y admite sesiones de transferencia de datos. Suponga que su computadora ejecuta dos aplicaciones: el programa Telnet y el navegador IE. Ambas aplicaciones acceden a la red. Por lo tanto, este nivel crea 2 sesiones diferentes y las admite. Por lo tanto, cuando finaliza una sesión del navegador web, la sesión de Telnet no finalizará porque son sesiones separadas. Es decir, este nivel admite varias sesiones.
Verá que las tres capas superiores 5,6,7 del modelo OSI y la capa 4 del modelo TCP / IP están marcadas en el mismo color azul. Como ingeniero de redes, especialmente ingeniero de redes de Cisco, hice esto porque raramente accedemos a los niveles 5,6,7. Esto se debe a que la mayoría de los dispositivos Cisco no miran más allá del nivel 4. Los niveles 1, 2, 3 y 4 son muy importantes para un ingeniero de Cisco, y los niveles 5,6,7 no son tan críticos. Solo necesita saber cómo funciona esto, y básicamente aprendió lo que hacen los tres niveles superiores. El hecho es que el sistema operativo se ocupa principalmente de ellos, pero con respecto a la operación de los niveles 1, 2, 3 y 4, usted como ingeniero de redes debe saber absolutamente todo.
Ahora pasamos a la consideración del nivel de transporte. Este nivel también es importante para un ingeniero de redes. Cuando la información que viene de arriba llega al nivel de transporte, divide los datos en segmentos manejables y, en el camino de regreso, los recoge de los segmentos. Para crear la encapsulación, la capa de transporte agrega su propia leyenda a cada segmento.
La capa de transporte toma dos decisiones importantes: usa una conexión confiable (TCP) o no confiable (UDP), y crea números de puerto. Cuando las aplicaciones necesitan usar una conexión confiable, TCP es el protocolo de control de transmisión. Si se permite establecer una conexión no confiable, la capa de transporte utiliza UDP, el protocolo de datagramas de usuario. Cuando digo "confiable", esto no significa que sea mejor que "no confiable", la única diferencia entre ellos es que cuando establece una conexión confiable, debe recibir la confirmación de cada paquete enviado. En una conexión no confiable, no es necesario confirmar la recepción de cada segmento de transmisión, por lo tanto, funciona más rápido debido a una menor sobrecarga. Entonces, si tenemos aplicaciones en tiempo real, usarán UDP porque es más rápido y esto sucede en tiempo real. Si vio un video en tiempo real o una transmisión en vivo en línea, a veces aparecen píxeles verdes en la pantalla. Esto significa que la información para este segmento de imagen, o este píxel, no se recibió, y el dispositivo receptor no tiene forma de notificar al dispositivo transmisor al respecto.
La segunda función de la que se ocupa la capa de transporte es crear números de puerto. Un número de puerto es un número que se adjunta a una dirección IP para determinar de qué información de proceso proviene. La capa de transporte crea un número de puerto aleatorio de la fuente (el proceso de envío) y agrega el número de puerto del destino (destino). Entonces, si su tráfico va al servidor, entonces el servidor tiene un número de puerto estándar de 80. Si va a enviar datos a la dirección IP 10.10.10.10, la capa de transporte agrega un número de puerto 80 a esta dirección, lo que crea un socket 10.10.10.10. 80, que no es más que una dirección IP y un número de puerto.
La capa de transporte crea un socket y lo envía debajo de la capa de red. También agrega el número de puerto de origen. ¿Por qué se necesita este número? La razón es que si 2 aplicaciones se están ejecutando en la computadora y los datos llegan a la misma dirección IP, entonces la capa de transporte debe saber qué datos se transfieren a qué aplicación. Él determinará esto por el número de puerto de origen.
A continuación nos fijamos en la capa de red. Cuando la capa de red recibe un segmento de la capa de transporte, le agrega un encabezado de capa de red. Agregar un encabezado convierte un segmento en un paquete.
Por lo tanto, una de las funciones más importantes de la capa de red es la traducción de direcciones IP físicas en direcciones lógicas, es decir, direccionamiento lógico. Aprenderemos sobre ella en el próximo video "Día 3". Por ahora, solo recuerde que la capa de red es la capa en la que se agregan las direcciones IP y se selecciona la ruta óptima para la transferencia de datos. La ruta óptima significa que la capa de red compara las direcciones IP y verifica si la dirección IP de destino está en la subred local. Si no está en la subred local, el nivel encontrará la ruta óptima hacia el destino.
A continuación tenemos el nivel del canal. Cuando llega un paquete de la red, la capa de enlace le agrega un encabezado de canal. Como resultado, el paquete se convierte en un marco. La capa de enlace es responsable del direccionamiento MAC. MAC es nada menos que Media Access Control, y MAC es la dirección de hardware.
Esto significa que cada tarjeta de red en su computadora tiene su propia dirección MAC. También se conoce como Burn-in-Address, que no se puede cambiar. Existen formas de software para falsificar una dirección, pero físicamente es imposible cambiarla.
Este es el nivel en el que se produce la comprobación de errores. Por lo tanto, cuando la información proviene de la capa física, la capa de enlace la comprueba en busca de errores que hayan ocurrido durante la transmisión y los corrige. Puede utilizar la comprobación de redundancia cíclica: un algoritmo de suma de comprobación CRC, paridad o cualquier otro mecanismo de comprobación de errores.
Luego sigue la capa física, donde la transferencia de datos realmente tiene lugar. Aquí, los datos existen en bits. Este nivel trata con alambres, cables, puertos o conectores de hardware y similares, que proporcionan procesos a este nivel. Cuando alguien le dice que Internet no funciona para él, usted como ingeniero informático o de red comienza a trabajar resolviendo problemas a nivel físico. En primer lugar, verificará todos los conectores y cables, y si están en orden, pasaremos a la resolución de problemas en los niveles 2,3,4. Es por eso que necesitamos saber acerca de los modelos de red y recordar que cualquier cambio en uno de los niveles no afectará a los vecinos, porque está previsto por el estándar.
Por lo tanto, si prefiero usar la comunicación inalámbrica en lugar del cable LAN en la capa física, esto no debería afectar a los otros niveles de ninguna manera, porque el cambio se produjo solo en el nivel físico. Por lo tanto, mientras se recibe información a nivel físico en el modo normal, el método para obtener esta información no importa.
Lo mismo sucede a nivel de red. Ahora estamos en medio de una fase de transición de IPv4 a IPv6, por lo que este cambio solo se aplica al tercer nivel. La capa 4 y la capa 2 no se verán afectadas por esto, siempre que se respete el estándar existente y reciban los datos de la misma manera que antes.
Esta es la belleza de un enfoque por capas para la creación de redes. Si comparamos la mitad izquierda y derecha de la figura, vemos que el nivel 5,6,7 del modelo OSI es comparable al nivel 4 del modelo TCP / IP. La capa de transporte realiza funciones similares en ambos modelos, se produce una correspondencia similar en los niveles 2 y 3, y las capas 1 y 2 del modelo OSI en sus funciones corresponden al nivel 1 del modelo TCP / IP.
Además, consideraremos cómo funciona el modelo OSI. Digamos que el hombrecito de la izquierda enviará información al hombrecito derecho y creará datos para esto. Dado que acordamos que los tres niveles superiores de 5.6 y 7 no son de particular interés para nosotros, pasaremos directamente al cuarto nivel de transporte, donde se envían nuestros datos.
La capa de transporte recibe datos, los segmenta y agrega su propio encabezado; puede verlos en la figura. Supongamos que estamos tratando con UDP aquí, por lo que no espera el reconocimiento. Envía el segmento 1 a la capa de red, agrega un encabezado de red al segmento y ahora se convierte en un paquete.
A continuación, la capa de red envía este paquete 1 a la capa de enlace de datos. Acepta el paquete y le proporciona un encabezado de enlace de datos.
Como puede ver, se aplica el mismo procedimiento para el segmento 2. Luego, el segmento 1 va al nivel físico de comunicación, que lo convierte en una secuencia de bits y lo envía al nivel físico de nuestro destino.
Por lo tanto, nuestro segmento 1 se ha convertido y, de la misma manera, el segundo segmento se convertirá en una secuencia de bits. En ese momento, la capa física correcta ya aceptará el segmento anterior en forma de bits físicos y lo convertirá en un segmento con un conjunto apropiado de encabezados.
Los niveles de recepción en cada paso recortan el encabezado correspondiente y pasan el segmento anterior. Por lo tanto, cuando el segmento 1 se mueve desde la capa de enlace a la capa de red, perderá el encabezado de la capa de enlace.
Lo mismo sucederá con el segundo segmento. Cuando el segmento 1 alcanza la capa de transporte, el encabezado de red se eliminará. Además, la capa de transporte esperará hasta que reciba todos los segmentos transmitidos.
Esto es lo que hace la capa de transporte: espera a que lleguen 2 segmentos.
Después de eso, la capa de transporte eliminará todos sus encabezados, fusionará los segmentos en una matriz de datos y transferirá los datos a los niveles superiores, y la persona correcta recibirá exactamente los mismos datos que la persona izquierda le envió.
Esta es una vista generalizada de cómo funciona la transmisión de datos a través de una red. Eso es todo lo que tuvimos que aprender en el segundo video tutorial. En las lecciones posteriores, estudiaremos todos los demás conceptos relacionados con las redes, y si no comprende algo, contácteme en imran.rafai@nwking.org. Gracias por su atencion
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