> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://sorodriguezz.gitbook.io/docs/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://sorodriguezz.gitbook.io/docs/system-design/fundamentos-de-redes/osi-model.md). # OSI Model Cuando envías un mensaje en WhatsApp, transmites un video o implementas una API, innumerables capas de red trabajan detrás de escena para que esa comunicación sea confiable. Los datos no saltan mágicamente de una computadora a otra; pasan por un viaje meticuloso, transformándose y enrutando en cada paso. El **modelo OSI (Interconexión de sistemas abiertos)** es un marco conceptual que ilustra maravillosamente este viaje. Desarrollado por la Organización Internacional de Normalización (ISO), describe cómo los datos se mueven desde una aplicación en una computadora, a través de una red, a una aplicación en otra computadora. Su propósito principal es: * **Estandarizar la comunicación** : proporcionar un lenguaje y un marco comunes para diseñadores y desarrolladores de redes. * **Garantizar la interoperabilidad** : permitir que distintos hardware y software de distintos proveedores se comuniquen sin problemas. * **Promover el diseño modular** : dividir las tareas de red complejas en capas más pequeñas y manejables, lo que facilita el desarrollo y la resolución de problemas. ## 1. Descripción general del modelo OSI El modelo OSI divide el proceso de comunicación de red en **siete capas distintas** , cada una con responsabilidades específicas. Imagínese una línea de montaje en una fábrica, donde cada estación realiza una tarea especializada antes de pasar el producto a la siguiente. A continuación se muestra una descripción general rápida de las siete capas, desde la superior (la más cercana al usuario) hasta la inferior (la más cercana al hardware físico): | **Capa** | **Nombre** | **Función primaria** | **Protocolos de ejemplo/conceptos** | | -------- | ------------------- | --------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------- | | **7** | **Solicitud** | Servicios orientados al usuario, interacción con aplicaciones | HTTP, DNS, SMTP, FTP, SSH, gRPC | | **6** | **Presentación** | Formato de datos, cifrado, compresión | SSL/TLS, MIME, JSON, XML, Protobuf | | **5** | **Sesión** | Gestionar sesiones de comunicación | RPC, NetBIOS, Sockets (conceptualmente) | | **4** | **Transporte** | Entrega de datos confiable de extremo a extremo | TCP, UDP | | **3** | **Red** | Direccionamiento lógico y enrutamiento a través de redes | IP, ICMP, OSPF, BGP | | **2** | **Enlace de datos** | Direccionamiento físico, detección de errores para enlace local | Ethernet, Wi-Fi (direcciones MAC), ARP | | **1** | **Físico** | Transmitir bits sin procesar a través de medios físicos | Cables (Ethernet, Fibra), Ondas de Radio | Un concepto crucial es **la encapsulación**: a medida que los datos descienden por la pila en el emisor, cada capa añade su propio encabezado (y, a veces, un final) que contiene información de control. Cuando los datos ascienden por la pila en el receptor, cada capa elimina su encabezado correspondiente.

### Capa 1 – Capa física La capa física es responsable de la transmisión de **bits sin procesar (0 y 1)** a través del medio de comunicación físico. Define las especificaciones eléctricas, mecánicas, procedimentales y funcionales para la activación, el mantenimiento y la desactivación de los enlaces físicos. **Ejemplos** : cables Ethernet (Cat 5e, Cat 6), fibra óptica, frecuencias de radio Wi-Fi, DSL, módems, concentradores, repetidores. ### Capa 2 – Capa de enlace de datos La capa de enlace de datos garantiza la transmisión fiable de datos entre nodos conectados directamente (es decir, dispositivos en el mismo segmento de red local). Gestiona **el entramado** (dividiendo los datos en unidades manejables), **el direccionamiento físico** (mediante direcciones MAC) y **la detección y corrección de errores** en el enlace local. **Ejemplos** : Ethernet, Wi-Fi (estándares 802.11), ARP (Protocolo de resolución de direcciones), conmutadores. ### Capa 3 – Capa de red La capa de red es responsable del direccionamiento lógico (direcciones IP) y del enrutamiento de paquetes de datos a través de múltiples redes interconectadas. Determina la mejor ruta para que los datos viajen del origen al destino. **Protocolos** : IP (Protocolo de Internet), ICMP (Protocolo de mensajes de control de Internet), OSPF (Primero la ruta más corta abierta), BGP (Protocolo de puerta de enlace de borde), enrutadores. ### Capa 4 – Capa de transporte La capa de transporte proporciona comunicación de extremo a extremo entre procesos (aplicaciones) en diferentes hosts. Gestiona la segmentación de datos, la multiplexación (envío de datos desde múltiples aplicaciones a través de una conexión de red) y, a menudo, **la transferencia de datos fiable** . **Protocolos** : TCP (Protocolo de control de transmisión) y UDP (Protocolo de datagramas de usuario). ### Capa 5 – Capa de sesión La capa de sesión se encarga de establecer, gestionar y finalizar las sesiones de comunicación entre aplicaciones. Gestiona aspectos como la autenticación, la autorización y el seguimiento de qué aplicación envió qué datos. **Si bien** son menos claros en las implementaciones modernas de TCP/IP, conceptos como sesiones RPC (llamada a procedimiento remoto) o conexiones WebSocket se alinean con el propósito de esta capa. ### Capa 6 – Capa de presentación La capa de presentación garantiza que los datos estén en un formato utilizable para la capa de aplicación. Gestiona la traducción, el cifrado/descifrado, la compresión/descompresión y la serialización/deserialización de datos. **Ejemplos** : SSL/TLS (cifrado), JSON, XML, Protocol Buffers (serialización), MIME (especificación de formato de datos). ### Capa 7 – Capa de aplicación La capa de aplicación es la más cercana al usuario final. Define cómo las aplicaciones interactúan con la red y proporciona servicios orientados al usuario. Aquí es donde suele residir la lógica real del software. **Ejemplos** : HTTP, HTTPS, DNS, SMTP, FTP, SSH, Telnet, gRPC, WebSocket. ## 2. Encapsulación y desencapsulación en acción Rastreemos una simple solicitud HTTP GET desde su navegador a un servidor web: 1. **Capa de aplicación (L7)** : su navegador crea una solicitud HTTP GET ( `GET /index.html HTTP/1.1`). 2. **Capa de presentación (L6)** : Los datos se preparan, posiblemente se comprimen, y luego se cifran mediante TLS. La solicitud HTTP sin procesar se convierte en datos cifrados. 3. **Capa de sesión (L5)** : se administra una sesión TLS. 4. **Capa de Transporte (L4)** : Los datos cifrados se segmentan (si son demasiado grandes) y se añade un encabezado TCP, que incluye los números de puerto de origen y destino (p. ej., `SRC=50000, DEST=443`). Esta unidad se convierte en un segmento TCP. 5. **Capa de red (L3)** : Se añade un encabezado IP que contiene la dirección IP de origen de su ordenador y la dirección IP de destino del servidor web. Esta unidad ahora es un paquete IP. 6. **Capa de enlace de datos (L2)** : Se añaden un encabezado y un final de Ethernet, que contienen la dirección MAC de origen de la tarjeta de red y la dirección MAC de destino del router (para el primer salto). Esta unidad ahora es una trama Ethernet. 7. **Capa física (L1)** : la trama se convierte en señales eléctricas sin procesar o pulsos de luz y se envía a través del medio físico (por ejemplo, ondas de radio Wi-Fi, cable Ethernet). En el servidor web, el proceso se invierte: 1. **Capa física (L1)** : se reciben señales eléctricas y se convierten nuevamente en una trama Ethernet. 2. **Capa de enlace de datos (L2)** : Se elimina el encabezado/final de Ethernet, se verifican las direcciones MAC y se extrae el paquete IP. 3. **Capa de red (L3)** : Se elimina el encabezado IP y se verifica la IP de destino. Se extrae el segmento TCP. 4. **Capa de Transporte (L4)** : Se elimina el encabezado TCP, se verifica el puerto de destino (443) y se reensamblan los segmentos. Los datos cifrados se transmiten. 5. **Capa de sesión (L5)** : se administra la sesión TLS. 6. **Capa de presentación (L6)** : los datos se descifran mediante TLS y se descomprimen. 7. **Capa de aplicación (L7)** : la solicitud HTTP GET original se entrega a la aplicación del servidor web, que luego la procesa. ## 3. Modelo OSI vs. TCP/IP Si bien el modelo OSI es una herramienta teórica potente, el **modelo TCP/IP** es el que realmente se implementa y utiliza en Internet. Es un modelo más pragmático y consolidado, generalmente con cuatro capas: | **Capa TCP/IP** | **Capas OSI correspondientes** | **Enfocar** | | ------------------- | ------------------------------ | ---------------------------------------------------- | | **Solicitud** | L5, L6, L7 | Aplicaciones orientadas al usuario, formato de datos | | **Transporte** | L4 | Comunicación de extremo a extremo (TCP/UDP) | | **Internet** | L3 | Direccionamiento lógico y enrutamiento (IP) | | **Acceso a la red** | L1, L2 | Medios físicos, enlaces de red local | En sistemas reales, la línea entre capas puede difuminarse. Por ejemplo, **HTTPS** opera técnicamente entre las capas 5 a 7 (Sesión, Presentación, Aplicación), ya que implica las solicitudes de aplicación, el cifrado y el establecimiento de sesiones.