Diferente del sistema de protocolo OSI
Para que dos sistemas informáticos se comuniquen a través de la red con un protocolo consistente sin pasar el host, las interconexiones de red de diferentes fabricantes deben tener estándares unificados. La Organización Internacional de Normalización (ISO) propuso el modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI) hace más de 20 años. Más de 20 años después de que se propuso el modelo OSI, las ideas de diseño de protocolos de red se han desarrollado enormemente. Aunque muchos protocolos de red modernos (como el protocolo TCP/IP presentado en este artículo) no son completamente consistentes con el modelo OSI. Los conceptos e ideas de OSI aún se conservan.
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1.Modelo de referencia OSI
OSI/RM solo brinda algunas descripciones principales de redes de computadoras, pero no brinda redes específicas. Divide las funciones de toda la red en siete capas (como se muestra en la Figura 1). Las capas están conectadas a través de interfaces. La capa superior solicita servicios de la capa inferior a través de la interfaz, y la capa inferior proporciona servicios a la capa superior. Cuando dos computadoras de usuario se comunican a través de la red, excepto por la capa física, no existe una relación de comunicación directa entre las capas pares, sino que se comunican a través del protocolo de comunicación entre las capas pares (solo hay dos físicas conectadas). La capa realiza la comunicación de datos real a través del medio de transmisión.
Figura 1 Modelo de referencia OSI
Las funciones principales de cada capa en el modelo de referencia OSI son:
U Capa física La capa física proporciona conexiones físicas para el capa de enlace de datos, el flujo de bits se transmite en serie en la capa física, es decir, la unidad de datos transmitidos son bits. Además, esta capa tiene funciones como determinar las características eléctricas y físicas del dispositivo conectado.
u La capa de enlace de datos es responsable de la transmisión sin errores de datos en tramas en las líneas entre nodos de la red mediante detección, control de flujo y retransmisión. Para hacer esto, la información de control como sincronización, dirección, control de errores y control de flujo debe aparecer simultáneamente en cada cuadro.
u Para enviar paquetes de datos desde el origen (sistema de origen) al destino (sistema de destino), la tarea de la capa de red es seleccionar nodos de enrutamiento y conmutación apropiados para que los datos entregados por el transporte del origen capa La información del paquete puede encontrar de forma correcta y precisa el destino de acuerdo con la dirección y pasarlo a la capa de transporte adecuada, es decir, completar la función de direccionamiento de la red.
u Capa de transporte La capa de transporte es la capa de interfaz entre las capas superior e inferior. La unidad de transmisión de datos es un mensaje. Cuando el mensaje es largo, se dividirá en varios paquetes de datos y luego se entregará a la capa de red para su transmisión. La capa de transporte es la capa más crítica en las capas de protocolos de redes informáticas. Las capas superiores a esta capa ya no gestionarán los problemas de transmisión de información.
u Capa de sesión Esta capa proporciona servicios de gestión de sincronización para la información transmitida. Establece, organiza y coordina interacciones entre procesos de aplicación en comunicación en dos sistemas diferentes. Por ejemplo, determine si desea operar en modo dúplex o semidúplex.
u Capa de presentación La tarea principal de esta capa es convertir la sintaxis abstracta de los datos transmitidos en una sintaxis de transmisión, es decir, convertir diferentes representaciones en diferentes computadoras en representaciones estandarizadas en la comunicación de red. Además, el cifrado (o descifrado) de los datos transmitidos y la compresión (o reducción) del cuerpo también son tareas de la capa de presentación.
u Capa de aplicación Esta capa está directamente orientada a los usuarios y es la capa más alta de OSI. Su tarea principal es proporcionar a los usuarios una interfaz de aplicación, es decir, proporcionar transferencia, acceso y administración de archivos entre diferentes computadoras, procesamiento de contenido de correo electrónico y diferentes computadoras para acceder interactivamente a terminales virtuales a través de la red y otras funciones.
1.2. Protocolo de Internet - TCP/IP
TCP/IP es la abreviatura de Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de Estados Unidos, DARPA, lanzó la forma actual de arquitectura y protocolos TCP/IP entre 1977 y 1979 para lograr la interconexión entre redes heterogéneas y financiar vigorosamente el desarrollo de la tecnología de Internet.
Alrededor de 1980, ARPA comenzó a cambiar todas las máquinas de ARPANET al protocolo TCP/IP y construyó Internet con ARPANET como columna vertebral. Para promover el protocolo TCP/IP, ARPA vendió los derechos de uso de TCP/IP a bajo precio y también financió a algunas organizaciones para desarrollar el protocolo TCP/IP para su uso en el sistema operativo UNIX.
El protocolo TCP/IP es ampliamente utilizado y actualmente es el único sistema de protocolo utilizado para comunicación de red heterogénea. Es adecuado para conectar varios tipos de redes, tanto para redes de área local (LAN) como para redes de área amplia (WAN). Los sistemas operativos de computadoras y productos de sistemas operativos de red de muchos proveedores utilizan o incluyen el protocolo TCP/IP.
TCP/IP también es un protocolo de red por capas, pero no tiene el mismo número de capas que el modelo OSI. TCP/IP se divide en cuatro capas de abajo hacia arriba: capa de interfaz de red, capa entre redes, capa de transporte, capa de aplicación, etc.
Capa de aplicación
Capa de transporte
Capa de Internet
Capa de interfaz de red
Figura 2 Capas TCP/IP
Las funciones de cada capa del protocolo TCP/IP son las siguientes:
u Capa de interfaz de red Esta es la capa más baja del protocolo TCP/IP. Incluye múltiples enlaces lógicos. controles y protocolo de acceso a los medios. La función de la capa de interfaz de red es recibir datagramas IP y transmitirlos dentro de una red específica, o recibir tramas físicas de la red, extraer los datagramas IP y reenviarlos a la capa entre redes.
u Capa de Internet (capa IP) Esta capa incluye los siguientes protocolos: IP (Protocolo de Internet), ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet), ARP (Protocolo de resolución de direcciones), RARP (Protocolo de resolución de direcciones inversas) y ICMP (Protocolo de interfaz de Internet). Protocolo de resolución de dirección inversa). Esta capa es responsable de la comunicación entre computadoras en la misma red o en redes diferentes, y maneja principalmente datagramas y enrutamiento. En la capa IP, el protocolo ARP se usa para convertir direcciones IP en direcciones físicas, el protocolo RARP se usa para convertir direcciones físicas en direcciones IP y el protocolo ICMP se usa para informar errores y transmitir información de control. El protocolo IP es el núcleo del conjunto de protocolos TCP/IP.
u La capa de transporte proporciona protocolos TCP (Protocolo de control de transmisión) y UDP (Protocolo de datagramas de usuario) basados en el protocolo IP. TCP proporciona servicios confiables orientados a la conexión y UDP proporciona un servicio simple sin conexión. La capa de transporte proporciona comunicación entre aplicaciones de un extremo a otro y sus funciones principales incluyen el formateo de datos, la verificación de datos y la retransmisión de pérdidas.
u Capa de aplicación La capa de aplicación del protocolo TCP/IP es equivalente a la capa de sesión, la capa de presentación y la capa de aplicación en el modelo OSI. Proporciona a los usuarios un conjunto de protocolos de capa de aplicación de uso común, incluidos. la capa de aplicación para los usuarios Proporciona un conjunto de protocolos de capa de aplicación comúnmente utilizados, incluidos: Telnet, SMTP, DNS, etc. Además, la capa de aplicación contiene aplicaciones de usuario, que son programas especializados creados sobre el conjunto de protocolos TCP/IP.
2 Comparación entre el modelo de referencia OSI y el protocolo TCP/IP
El modelo de referencia OSI y el protocolo TCP/IP son dos arquitecturas de protocolo diseñadas para realizar la misma tarea, por lo que no Hay comparaciones entre los dos. Estrecha relación, comparemos las conexiones y diferencias entre ellos una por una desde los siguientes aspectos.
2.1 Arquitectura en capas
Tanto el modelo de referencia OSI como el protocolo TCP/IP adoptan una arquitectura en capas, ambos basados en el concepto de pilas de protocolos independientes. El modelo de referencia OSI tiene siete capas, mientras que el protocolo TCP/IP tiene solo cuatro capas. Es decir, el protocolo TCP/IP no tiene una capa de presentación ni una capa de sesión. Fusiona la capa de enlace de datos y la capa física. capa de interfaz de red. Sin embargo, todavía existe cierta correspondencia entre las dos capas, como se muestra en la Figura 3.
Figura 3 Comparación de las capas del protocolo TCP/IP y el modelo OSI y los objetos de entrega
2.2 Características del estándar
El estándar del modelo de referencia OSI fue desarrollado por primera vez por ISO y desarrollado por CCITT (el predecesor de la Unión Internacional de Telecomunicaciones), tiene una sólida experiencia en comunicación y, por lo tanto, está impreso con características profundas del sistema de comunicación, como calidad de servicio (QoS), garantías de tasa de error y solo servicios orientados a la conexión. . Además, se trata de definir un conjunto de arquitectura funcionalmente completa y luego desarrollar los protocolos y sistemas correspondientes basados en esta arquitectura.
El protocolo TCP/IP surgió de la investigación y la práctica de las redes de Internet y se generó en función de las necesidades reales, y luego fue estandarizado por organizaciones como la IAB y el IETF, en lugar de definir un marco estricto. TCP/IP se implementó por primera vez en sistemas UNIX. Teniendo en cuenta las características de las redes informáticas, es más adecuado para la implementación y el uso de computadoras.
2.3 Servicio de Conexión
La capa de red de OSI corresponde básicamente a la capa de Internet de TCP/IP. Sus funciones son básicamente similares, pero son muy diferentes en los métodos de direccionamiento.
El espacio de direcciones de OSI tiene una longitud variable, no fija, y está determinado por el método de denominación de direcciones elegido. Puede tener hasta 160 bytes y puede acomodar redes muy grandes, por lo que tiene un gran espacio de desarrollo. Según OSI, cada sistema de una red puede tener hasta 256 direcciones de comunicación.
Las redes TCP/IP tienen un espacio de direcciones fijo de 4 bytes (este es el caso del IPV4 actualmente utilizado, que se ampliará a 16 bytes con IPV6). Cada sistema en la red tiene al menos una dirección única correspondiente.
2.4 Servicios de Transporte
Las capas de transporte de OSI y TCP/IP tienen diferentes estrategias de transmisión para diferentes servicios: OSI define cinco niveles diferentes de servicios: TP1, TP2, TP3, TP4 y TP5. TCP/IP define dos protocolos, TCP y UPD, que están orientados a conexión y sin conexión, respectivamente. Entre ellos, TCP y TP4 en OSI son aproximadamente iguales en arquitectura y funcionamiento que UDP y TP0 en OSI, excepto por algunas diferencias en detalles internos.
2.5 Alcance de la aplicación
OSI Debido a la complejidad del sistema y el diseño antes de la implementación, muchos diseños son demasiado ideales y no convenientes para la implementación de software de computadora, por lo que el modelo de referencia OSI es Totalmente implementado No hay muchos sistemas y el ámbito de aplicación es limitado. El protocolo TCP/IP se implementó por primera vez en sistemas informáticos. Tiene implementaciones estables en plataformas UNIX y Windows y proporciona una interfaz de programación (API) simple y conveniente en la que se pueden desarrollar aplicaciones enriquecidas. . El protocolo TCP/IP se ha convertido en el estándar internacional de facto y en el estándar industrial para la interconexión entre redes.
3 Tendencias de desarrollo del modelo de referencia OSI y el protocolo TCP/IP
De la comparación anterior, se puede ver que el modelo de referencia OSI y el protocolo TCP/IP son más o menos similares, pero también tienen sus propias características. Aunque TCP/IP ocupa una posición dominante en las aplicaciones actuales, tiene un gran potencial de desarrollo en las redes de próxima generación (NGN). Algunos incluso han llegado a predecir que "todo es IP". Sin embargo, como arquitectura completa y rigurosa, OSI también tiene su propio espacio habitable. Sus ideas de diseño se pueden utilizar como referencia en muchos sistemas a medida que se mejoren gradualmente.
Los principales problemas que enfrenta actualmente TCP/IP incluyen problemas de espacio de direcciones, problemas de QoS, problemas de seguridad, etc. Con el lanzamiento de IPV6, se espera que se resuelva el problema de la dirección, y también se están estudiando cuestiones como la QoS y la garantía de seguridad, y se han logrado muchos resultados. Por lo tanto, TCP/IP mantendrá su fuerte vitalidad durante algún tiempo.
OSI está destinado a ser demasiado idealista y no adaptarse fácilmente al cambio y la implementación.
Por tanto, siempre que se realicen los ajustes adecuados en estos aspectos, también tendrá sus propias oportunidades de desarrollo.