Modelo OSI

Dando vueltas por Yahoo respuestas o en otros foros relacionados al tema de redes,ví algunas dudas respectoa cómo segmentar una red o serie de redes.

Las dudas eran, por ejemplo, “tengo un switch conectado a un router, ¿cómo puedo asignarle una IP?”. Esto está relacionado con un modelo llamado OSI (modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos) por sus siglas en inglés.

Este modelo tiene como objetivo crear un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. Creado por ISO (Organización Internacional para la Estandarización)

Un poco de historia:

El modelo OSI fue lanzado en el año 1984 para definir la arquitectura de un sistema de comunicaciones. Entonces ¿qué es? ¿para qué sirve?

A principios de la década de 1980 el desarrollo de redes sucedió con desorden en muchos sentidos. Se produjo un enorme crecimiento en la cantidad y el tamaño de las redes. A medida que las empresas tomaron conciencia de las ventajas de usar tecnologías de conexión, las redes se agregaban o expandían a casi la misma velocidad a la que se introducían las nuevas tecnologías de red.

Para enfrentar el problema de incompatibilidad de redes, la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) investigó modelos de conexiónfin de encontrar un conjunto de reglas aplicables de forma general a todas las redes. Con base en esta investigación, la ISO desarrolló un modelo de red que ayuda a los fabricantes a crear redes que sean compatibles con otras redes.

El modelo en sí mismo no puede ser considerado una arquitectura, ya que no especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, sino que suele hablarse de modelo de referencia. Este modelo está dividido en siete capas.

Continuamos:

Entonces, hasta aquí sabemos que OSI es sólo de referencia, ya que no nos limita al uso de sólo un protocolo (como el TCP, UDP o el IP, entre otros), sino que es sólo un modelo. Este modelo consta de una “pila” de siete capas:

Las capas se enumeran desde abajo hacia arriba, y vamos desde lo puramente físico y electrónico hasta el Software o el Usuario, pasando por los protocolos y enrutamientos.

¿Cuáles son estas siete capas?

• Capa física
• Enlace de Datos
• Red
• Transporte
• Sesión
• Presentación
• Aplicación

También se la suele representar gráficamente dela siguiente manera:

• Capa física (Capa 1)

La Capa Física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio (p.e. tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.)

Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es unidireccional o bidireccional (símplex, dúplex o full-duplex). También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas.

La capa física mueve bits: voltajes, pulsos de luz, ondas de radio. No tiene noción de direcciones ni de destinatarios — solo de señales.

(Corrección de 2026: acá yo ubicaba la dirección MAC, y me equivoqué. La MAC pertenece a la capa 2, la de enlace de datos, y se explica ahí abajo. Más gracioso todavía: dos párrafos después escribí —correctamente— que «la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico». Me contradecía solo.)

Un ejemplo de dispositivos de la capa 1

• Enlace de Datos (Capa 2)

Cuando se envía información a través de un medio físico (ya sea por cable como pulsos eléctricos o en ondas de radio por el ambiente, por ejemplo) tiene que existir algo que sepa reconocer dónde comienza y dónde termina una trama de información. (Trama es lo mismo que decir un paquete de información, sólo para el caso que estamos analizando) También puede incluir algún mecanismo de regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor.

La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, es decir de que una trama llegue al equipo correcto dentro del mismo tramo de red.

Acá vive la dirección MAC (Media Access Control, control de acceso al medio): el número que identifica a cada interfaz de red, sea una placa cableada, una wifi o un adaptador bluetooth. Se ve más o menos así: 00-1D-0F-FE-4B-34. Viene grabada de fábrica, aunque en la práctica se puede modificar por software. Más adelante, en la capa 3, veremos la diferencia entre esta dirección física y la dirección lógica. También se ocupa de determinar el tipo de topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. Básicamente podemos decir que un swich funciona en esta capa.

Un ejemplo de dispositivos de la capa 2 del modelo

• Capa de Red (Capa 3)

El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan router, o en español, enrutador.

Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan también sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de máquinas.

En este nivel se realiza el direccionamiento lógico, es decir se pueden resolver direcciones teniendo en cuenta la IP de un emisor y la IP del receptor. También en esta capa ocurre la determinación la mejor ruta de los datos hasta su receptor final, si las hay.

Entonces, siempre que escribamos una IP, sabremos que estamos trabajando sobre la capa 3 del modelo OSI. Esto también se lo llama dirección lógica. A diferencia de la MAC, que identifica a la interfaz en sí, la IP depende de la red en la que el equipo esté conectado: la misma máquina cambia de IP al mudarse de red, pero conserva su MAC.

Ejemplo dispositivo capa 3

• Capa de Transporte (Capa 4)

Capa encargada de efectuar el transporte de los datos (que se encuentran dentro del Paquete o Trama) de la máquina origen a la de destino, independizándolo del tipo de red física que se esté utilizando. Acá aparece una distinción importante: de la capa 3 para abajo la comunicación es salto a salto —cada dispositivo del camino recibe, procesa y reenvía— mientras que de la capa 4 para arriba es de extremo a extremo: la conversación es entre los dos equipos que se comunican, y todo lo que hay en el medio es transporte que no interviene.

(Corrección de 2026: yo decía que la capa 4 «es completamente independiente» de las anteriores. No lo es: se apoya en la capa 3 para que los datos lleguen. Lo que cambia es el alcance de la conversación, no la dependencia.)

Es la primera capa denominada “Capa Superior”. Hasta la 3 se denomina “capas inferiores”

• Capa de Sesión (Capa 5)

Esta capa establece, gestiona y finaliza las conexiones entre usuarios (procesos o aplicaciones) finales. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como por ejemplo, mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.

En conclusión esta capa es la que se encarga de mantener el enlace entre los dos computadores que estén transmitiendo datos de cualquier índole.

• Capa de Presentación (Capa 6)

El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres, números, sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible.

Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. En pocas palabras es un traductor.

Por todo ello, podemos resumir la definición de esta capa como aquella encargada de manejar la estructura de datos abstracta y realizar las conversiones de representación de los datos necesarias para la correcta interpretación de los mismos.

• Capa de Aplicación (Capa 7)

Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico(POP y SMTP), gestores de bases de datos y protocolos de transferencia de archivos (FTP)

Cabe aclarar que el usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente. Así por ejemplo un usuario no manda una petición “HTTP/1.0 GET index.html” para conseguir una página en html, ni lee directamente el código html/xml. O cuando chateamos por cualquier mensajero, no es necesario que codifiquemos la información y los datos del destinatario para entregarla a la capa de Presentación (capa 6) para que realice el envío del paquete.

Entre los protocolos más conocidos destacan:

• HTTP (HyperText Transfer Protocol = Protocolo de Transferencia de Hipertexto) el protocolo bajo la www.
• FTP (File Transfer Protocol = Protocolo de Transferencia de Archivos). Para transferír archivos en una red.
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol = Protocolo Simple de Correo) envío y distribución de correo electrónico.
• POP (Post Office Protocol = Protocolo de Oficina de Correo)/IMAP: reparto de correo al usuario final.
• SSH (Secure Shell, intérprete de comandos seguro) principalmente terminal remoto, aunque en realidad cifra casi cualquier tipo de transmisión.
• Telnet otro terminal remoto, ha caído en desuso por su inseguridad intrínseca, ya que las claves viajan sin cifrar por la red.

Hay otros protocolos de nivel de aplicación que facilitan el uso y administración de la red:

• SNMP (Simple Network Management Protocol)
• DNS (Domain Name System) convierte por ejemplo 74.125.159.99 en www.google.com.ar. Es decir, convierte una IP complicada o poco fácil de almacenar en nuestra memoria en un nombre que todos podamos entender y recordar.

En fin, este es el modelo OSI o modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos. Es muy utilizado y por ser un modelo adoptado internacionalmente es muy recordado y mencionado cuando se habla de segmentar o diseñar una red.

Es vital que cuando querramos diseñar una red tengamos en cuenta que hay dispositivos que por pertenecer a una determinada capa de red no es posible asignarle una función para el cual no fué diseñado. Con esto respondo al hecho de que un switch no necesita una IP para hacer su trabajo: conmuta mirando direcciones MAC, que son de capa 2, sin enterarse de qué IP viaja adentro.

(Precisión de 2026: yo escribí que «es imposible asignarle una IP a un switch». Dicho así es falso — los switches administrables tienen una IP de gestión desde hace décadas, y los de capa 3 directamente enrutan. Pero esa IP sirve para administrarlo, no para conmutar: la función del switch sigue siendo de capa 2.)

Para más información pueden recurrir a los siguientes links de interés:

• Wikipedia Modelo OSI y un poco más de información
• Modelo de referencia OSI Realizado por la UTN Mendoza, Argentina