Modelo OSI vs TCP/IP | Cuál es mejor

¿Por qué se utilizan los modelos OSI y TCP/IP?

Tanto OSI como TCP/IP son modelos de Internet; pueden considerarse la piedra angular de Internet. Entonces, ¿por qué necesitamos estos modelos de Internet? ¿Por qué se utiliza el modelo OSI/modelo TCP?

Es como si un estadounidense y un japonés se encontraran un día.

Los estadounidenses dicen: Hola

Los japoneses dicen: こんにちは

No pueden entenderse debido a las diferencias lingüísticas. Por eso, el inglés se utiliza gradualmente como lengua de comunicación en el ámbito internacional. Al igual que Internet, las redes con arquitecturas diferentes no pueden lograr la interconexión sin un modelo de internet, igual que cuando su teléfono móvil envía un mensaje a su PC pero su PC no puede recibirlo.

En consecuencia, la llegada de modelos de Internet como OSI y TCP/IP promueve el desarrollo de las redes informáticas y resuelve la compatibilidad y la interconexión de diferentes estructuras y sistemas de red.

Modelo OSI

El modelo OSI se conoce como Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos. Como su nombre indica, el modelo OSI hace hincapié en los estándares abiertos, es decir, cualquier sistema puede comunicarse con otros sistemas siempre que sigan el estándar OSI. Mediante el método de arquitectura por capas, el modelo OSI divide el sistema grande y complejo en varios sistemas pequeños y fáciles de manejar. El modelo OSI le permite observar visualmente las funciones de red de cada capa y comprender todo el proceso de transmisión de red.

Sin embargo, el modelo OSI es un modelo teórico idealizado, que solo estandariza algunos conceptos. No describe en detalle los protocolos y servicios utilizados en cada capa. Solo nos indica qué hacer en cada capa y no proporciona métodos de implementación detallados.

Cuáles son las capas de OSI

Capa 1 - Capa física

La capa física es la capa inferior del modelo OSI, que define los estándares eléctricos, mecánicos y funcionales del sistema, como el voltaje, la velocidad física de datos, la distancia máxima de transmisión, el acoplador físico, etc. La función principal de la capa física es utilizar el medio de transmisión para proporcionar la conexión física a la capa de enlace de datos y ser responsable de la transmisión física del flujo de datos.

La unidad básica de transmisión de la capa física es el flujo de bits, es decir, 0 y 1; en otras palabras, la señal eléctrica u óptica más básica, que constituye la característica física de transmisión más fundamental.

Capa 2 - Capa de enlace de datos

La función principal de la capa de enlace de datos es establecer una conexión de enlace de datos entre entidades de comunicación y proporcionar servicios de control de errores y control de flujo para la capa de red. La unidad básica de transmisión de la capa de enlace de datos es la trama.

La capa de enlace de datos consta de la subcapa MAC (subcapa de control de acceso al medio) y la subcapa LLC (subcapa de control de enlace lógico). La subcapa MAC especifica cómo transmitir tramas en líneas físicas. La subcapa LLC gestiona la comunicación entre dispositivos en el mismo enlace de red. La subcapa de control de enlace de datos es principalmente responsable de identificar y encapsular diferentes tipos de protocolo. En otras palabras, la subcapa de control de enlace de datos aceptará los datos del protocolo de red, el datagrama de paquete y añadirá más información de control, para transmitir el paquete a su dispositivo de destino.

Capa 3 - Capa de red

La capa de red está diseñada para crear enlaces lógicos para la transmisión de datos entre nodos y selecciona la mejor ruta para los paquetes mediante el algoritmo de enrutamiento, a fin de realizar las funciones de control de congestión e interconexión de redes.

La capa de red es la capa clave, con el router como nodo superior. Es responsable del enrutamiento de paquetes desde la red de origen hasta la red de destino. Internet es una colección de múltiples redes. Con la ayuda de la función de enrutamiento de la capa de red, se puede interconectar la conexión entre múltiples redes y compartir información.

Capa 4 - Capa de transporte

La capa de transporte es una capa de interfaz que conecta las capas altas y bajas en el modelo ISO. La función principal de la capa de transporte es proporcionar servicios de extremo a extremo para los usuarios y gestionar problemas de transmisión como errores de datagramas. 

La capa de transporte es una capa clave en el modelo OSI. Oculta a la capa superior los detalles de comunicación de los datos inferiores para que los usuarios no tengan que considerar los detalles de la capa física, la capa de enlace de datos y la capa de red.

Capa 5 - Capa de sesión

La función principal de la capa de sesión es mantener la conexión de transmisión entre dos nodos, garantizar la transmisión punto a punto y gestionar el intercambio de datos.

La capa de sesión establece, gestiona y termina sesiones. También puede decidir qué modo de comunicación utilizar mediante el control de diálogo, como la comunicación full-duplex o half-duplex. La capa de sesión coordina la solicitud y la respuesta mediante su propio protocolo, como el protocolo RPC (llamada a procedimiento remoto), el protocolo del sistema X-Windows, el protocolo de sesión AppleTalk y el protocolo DNA SCP.

Capa 6 - Capa de presentación

La función principal de la capa de presentación es ocuparse de la representación de la información intercambiada entre los dos sistemas de comunicación, incluyendo principalmente el cambio de formato de datos, el cifrado y descifrado de datos, la compresión y descompresión de datos, etc. Los servicios proporcionados por la capa de presentación a la capa de aplicación incluyen conversión de sintaxis, selección de sintaxis y gestión de conexiones.

Bajo la premisa de un determinado ancho de banda de red, cuanto menor sea la compresión de datos, más rápida será la velocidad de transmisión. Por lo tanto, la compresión y descompresión de datos de la capa de presentación se considera el factor clave que influye en la velocidad de transmisión de la red. Además, la capa de presentación también proporciona un servicio de cifrado de datos, que garantiza la transmisión segura de los datos.

Capa 7 - Capa de aplicación

La capa de aplicación es la capa más alta del modelo OSI, que es una capa orientada directamente a los usuarios. La comunicación de los usuarios debe ser resuelta por el proceso de aplicación, lo que requiere que la capa de aplicación adopte diferentes protocolos de aplicación para resolver distintos tipos de requisitos de aplicación.

La capa de aplicación contiene varios módulos de protocolo de servicio de usuario independientes para proporcionar servicios para la comunicación entre diferentes usuarios de la red. Cabe señalar que la capa de aplicación no es una aplicación, sino que proporciona servicios para las aplicaciones.

Modelo TCP/IP

TCP/IP es el modelo de Internet más utilizado. El nombre completo de TCP/IP es Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet, que también se conoce como conjunto de protocolos de Internet. El conjunto de protocolos TCP/IP tiene dos de los protocolos más importantes, TCP (Protocolo de Control de Transmisión) e IP (Protocolo de Internet). TCP es responsable de la conexión con el host remoto, e IP es responsable del direccionamiento. Son el núcleo del modelo. Por lo tanto, el modelo se denomina modelo TCP/IP. Los protocolos utilizados en el modelo TCP/IP también incluyen HTTP, TELNET, DNS, SMTP, UDP, etc.

Origen y desarrollo de TCP/IP

El modelo TCP/IP fue financiado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos (DoD). El contexto de diseño de TCP/IP es que el DoD necesitaba una red que pudiera sobrevivir en cualquier momento y bajo cualquier condición. Esto requiere que la red no solo permita diversos modos de conexión, como cable, microondas, fibra óptica y línea satelital, sino que también tenga buena compatibilidad e independencia relativa. Este exigente requisito impulsó el establecimiento del modelo TCP/IP y permitió que TCP/IP satisficiera las necesidades de comunicación de datos en todo el mundo.

¿Cuáles son las capas de TCP/IP?

Capa 1 - Capa de acceso a la red

La capa de acceso a la red es la capa inferior del modelo TCP/IP. Las funciones principales de la capa de acceso a la red son básicamente coherentes con la capa física y la capa de enlace de datos del modelo OSI. Es responsable de enviar y recibir paquetes de datos a través de las redes y de la transmisión de información entre computadoras.

Capa 2 - Capa de Internet

La capa de Internet es la capa 2 del modelo TCP/IP. Es responsable de la selección de la mejor ruta y de la conmutación de paquetes durante la transmisión de datos. Proporciona servicios de selección de rutas de transmisión y control de congestión del tráfico para la capa de transporte.

El protocolo de gestión de la capa de Internet es IP (Internet Protocol).

Capa 3 - Capa de transporte

La capa de transporte está diseñada principalmente para proporcionar la fiabilidad de la transmisión de datos y funciones de control de flujo.

La capa de transporte tiene dos protocolos de transmisión,  TCP (Transmission Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol). TCP se aplica a aplicaciones con requisitos de alta fiabilidad, mientras que UDP funciona para requisitos de baja fiabilidad y transmisión económica.

TCP puede proporcionar una transmisión de datos fiable, permitiendo servicios como la transmisión de flujo de datos, la fiabilidad, el control de flujo, el funcionamiento full-duplex y la multiplexación. En general, establece y conecta previamente el canal para los datos transmitidos, luego envía los datos y finalmente cancela el canal. Sin embargo, UDP puede causar pérdida, desorden y errores de datos, pero tiene las ventajas de una transmisión flexible y rápida.

Los protocolos de aplicación compatibles con TCP incluyen principalmente Telnet, FTP y SMTP. Y los protocolos de aplicación compatibles con UDP incluyen NFS, SNMP, DNS y TFTP.

Capa 4 - Capa de aplicación

TCP/IP clasifica todos los contenidos relacionados con aplicaciones en la capa de aplicación y garantiza la agrupación y el empaquetado de datos para la siguiente capa. La capa de aplicación contiene todos los protocolos de capa alta, como TELNET, FTP, etc.

Estructura del modelo TCP/IP

Diferencias entre los modelos OSI y TCP/IP

Los modelos OSI y TCP tienen en común la adopción de la estructura por capas y el uso del concepto de pila de protocolos en la misma capa. Sin embargo, los dos modelos difieren en la división específica de niveles y el diseño funcional.

OSI vs TCP/IP: estructura de capas

Aunque tanto OSI como TCP/IP adoptan una arquitectura por capas, OSI tiene 7 capas, mientras que TCP/IP solo tiene 4 capas. El modelo TCP/IP combina las tres capas superiores del modelo OSI en una sola capa, la capa de aplicación. Además, combina las dos capas inferiores de OSI en una sola capa, la capa de acceso a la red. Claramente, el modelo TCP/IP está más simplificado que el modelo OSI.

Capas OSI frente a capas TCP/IP

OSI frente a TCP/IP: ámbito de aplicación

Dado que el modelo OSI se diseñó antes de la formulación de protocolos específicos,  el diseño del modelo no es muy práctico. A veces no puede guiar plenamente la implementación de algunos protocolos. Por lo tanto, el alcance de las aplicaciones OSI es limitado. Por el contrario, el modelo TCP/IP surge después de que se establecen varios protocolos, y ofrece más flexibilidad en la aplicación en comparación con el modelo OSI. El modelo TCP/IP se ha convertido en el estándar internacional de facto y en el estándar industrial de la interconexión de Internet.

OSI vs TCP/IP: Orientado a conexión o sin conexión

El modelo OSI se centra en la fiabilidad de la comunicación, como la garantía de la calidad del servicio y la tasa de errores. Por lo tanto, en la capa de transporte, el modelo OSI solo considera el servicio orientado a la conexión, mientras que el modelo TCP/IP permite tanto el servicio orientado a la conexión (TCP) como el servicio sin conexión (UDP), y satisface necesidades más prácticas.

Tendencia futura: OSI o TCP/IP

El modelo TCP/IP es aproximadamente similar al OSI, pero ambos tienen sus propias características. Ni el OSI ni el TCP/IP son perfectos. OSI es más idealista, complicado y poco práctico en comparación con el modelo TCP/IP, pero tiene las ventajas de la integralidad y el rigor. El modelo OSI se parece más a un libro de texto, lo que tiene gran importancia en la enseñanza y la investigación.

El modelo TCP/IP ha promovido con éxito el desarrollo de Internet; a la inversa, el desarrollo de Internet también ha ampliado la influencia de TCP/IP. Sin embargo, TCP/IP tampoco es perfecto. Problemas como el espacio de direcciones insuficiente, la calidad de servicio QoS, la seguridad, etc., siempre han afectado a TCP/IP. En la actualidad, la introducción de IPv6 puede resolver algunos problemas, pero aún necesita mejoras. Creo que, en un futuro cercano, veremos un modelo TCP/IP más perfecto y con estándares industriales.

Preguntas frecuentes

¿En qué capa del modelo OSI funcionan los switches y routers?

Los switches funcionan en la segunda capa del modelo OSI, la capa de enlace de datos. Los routers funcionan en la tercera capa del modelo OSI, la capa de red.

(Cuáles son las diferencias entre switch y router)

¿En qué capa del modelo TCP/IP funcionan el protocolo IP y el protocolo TCP?

El protocolo IP funciona en la segunda capa de TCP/IP, la capa de Internet. El protocolo TCP funciona en la tercera capa de TCP/IP, la capa de transporte.

(Obtenga más información sobre la dirección IP)

Nota: Parte de la referencia del contenido: https://en.wikipedia.org/wiki/Internet_protocol_suite