El modelo OSI

Conectar dos equipos exige resolver a la vez problemas muy distintos: convertir unos y ceros en señales eléctricas, evitar que dos máquinas hablen al mismo tiempo por el mismo cable, encontrar el camino hasta una máquina que está en otro país, recuperar lo que se pierde por el camino y, al final, entender el mensaje. Meter todo eso en un único programa daría un sistema imposible de mantener y de sustituir por partes.

Un modelo de capas parte ese trabajo en niveles. Cada nivel resuelve un problema concreto, se apoya en los servicios del nivel de abajo y ofrece servicios al de arriba. La regla es que un nivel solo habla con el nivel inmediatamente inferior y con el inmediatamente superior de su propia máquina, y con su nivel gemelo de la máquina del otro extremo.

• Se puede cambiar la tecnología de un nivel sin tocar los demás: pasar de cable a wifi no obliga a reescribir el navegador.
• Distintos fabricantes pueden implementar niveles distintos y entenderse, porque lo que se normaliza es la frontera entre capas.
• Un problema se localiza antes: si el equipo no tiene enlace, no hace falta mirar la aplicación.

OSI, Interconexión de Sistemas Abiertos, es el modelo de referencia que publicó ISO como norma ISO/IEC 7498-1 (equivalente a la recomendación X.200 de ITU-T). Es un patrón teórico de arquitectura: describe qué debe hacer cada capa, no cómo. Casi toda la pila es software; solo la capa más baja tiene una parte de hardware.

No todos los equipos implementan las siete capas. Un ordenador las recorre enteras; un router de casa trabaja con las tres de abajo, porque su oficio es encaminar, no interpretar el contenido.

Las capas se numeran de abajo arriba: la 1 es la física y la 7 la de aplicación. Al estudiarlas se recorren en el orden en que las atraviesa el dato que sale de un programa, es decir, de la 7 a la 1.

La cadena de unidades de datos, bit, trama, paquete y segmento, es de las preguntas más frecuentes del tema, y casi siempre se pregunta al revés: dada la unidad, decir la capa. De la 5 a la 7 no hay un nombre propio, se habla de datos o de mensaje.

De abajo arriba: bit, trama, paquete y segmento. Física, enlace, red y transporte.

Las siete capas se agrupan en dos mitades según de qué dependan. Las tres de abajo, física, enlace y red, son las capas del medio: dependen de por dónde viaja la información y las manejan también los equipos intermedios de la red. Las cuatro de arriba, transporte, sesión, presentación y aplicación, son las capas del anfitrión: solo existen en las dos máquinas que se comunican.

De ahí sale una consecuencia práctica que se pregunta mucho: un equipo intermedio que encamina trabaja hasta la capa 3 y no abre lo que hay por encima. Por eso dos ordenadores conversan de transporte a transporte aunque entre ellos haya veinte saltos, mientras que la capa de enlace se rehace en cada salto.

La capa de enlace responde a una pregunta muy concreta: cómo garantizo que la información llega a mi vecino inmediato, el que está al otro lado del mismo medio. El IEEE la parte en dos subcapas al normalizar las redes de área local.

La subcapa MAC es también la que evita que una difusión circule eternamente cuando la topología tiene bucles: de eso se encargan los algoritmos de árbol de expansión (STP y sus variantes RSTP, MSTP y SPB), que se estudian con los equipos de conmutación.

LLC y MAC son subcapas del modelo del IEEE, no de OSI. En OSI las dos caben dentro del nivel 2, el de enlace de datos. Es un error clásico contarlas como capas propias.

OSI no fue solo un modelo teórico: ISO llegó a definir una pila de protocolos completa que compitió con TCP/IP y perdió. Sus nombres siguen apareciendo en el examen como distractores, y casi todos tienen un equivalente en el mundo TCP/IP.

De las cinco clases de transporte de OSI, TP1, TP3 y TP4 son fiables y se parecen a TCP; TP0 y TP2 no lo son y se parecen a UDP. En la capa de red, CLNS es el servicio sin conexión, en el que cada paquete viaja por su cuenta, y CONS el servicio orientado a conexión, que establece un circuito virtual antes de enviar.

La capa 3 resuelve su trabajo como un problema de grafos: los nodos son los encaminadores, las aristas los enlaces, y encaminar es buscar el mejor camino. Distinguir la capa 5 de la 6 es notoriamente difícil incluso con ejemplos reales, y por eso TCP/IP acabó fundiéndolas con la 7.