Al final del mòdul anterior vam dibuixar un quadre amb quatre famílies de protocols —aplicació, transport, xarxa i enllaç— i vam descobrir que aquell quadre era, gairebé literalment, un model en capes. En aquesta lliçó coneixerem la versió formal i completa d'aquesta idea: el model OSI (Open Systems Interconnection), un marc de referència de set capes que la indústria fa servir des de fa dècades per anomenar, ordenar i diagnosticar tot el que passa en una xarxa. Entendre el model OSI és important per una raó molt pràctica: és l'idioma comú de la professió. Quan un tècnic diu "això és un problema de capa 3" o una oferta de feina demana "coneixements de capa 2", estan fent servir aquest model. En acabar la lliçó sabràs què és exactament OSI, què fa cadascuna de les seves set capes i com fer-lo servir com a eina de pensament.

1. Què és un model de referència (i què no és)
2. Origen del model OSI
3. Les set capes: visió general i mnemotècnia
4. Principis de funcionament del model
5. Encapsulació i PDU: els noms formals
6. Recorregut guiat: la petició de la Marta per les 7 capes
7. OSI com a llenguatge de diagnòstic

Comencem desfent el malentès més habitual: el model OSI no és un programari, ni un protocol, ni res que s'instal·li o es configuri. No existeix cap "programa OSI" executant-se al router de València. El model OSI és un mapa conceptual: una manera acordada de dividir el problema gegant de "comunicar dos ordinadors" en set problemes més petits, cadascun amb nom i número.

Una bona analogia és el plànol del metro d'una ciutat. El plànol no és la ciutat: les distàncies no són reals i les línies no són rectes de debò. Però és enormement útil, perquè tothom l'entén igual i permet dir "fes transbord a la línia 3" sense ambigüitat. El model OSI compleix aquesta mateixa funció amb les xarxes.

Un model de referència serveix per a:

• Dividir la complexitat: cada capa resol un problema concret i ben delimitat, i es pot dissenyar (i estudiar) per separat.
• Estandarditzar el vocabulari: "trama", "paquet", "segment" o "capa 3" volen dir el mateix per a un tècnic a València, a Bilbao o a Tòquio.
• Permetre la interoperabilitat: si un fabricant respecta les fronteres entre capes, el seu equip pot treballar amb equips d'altres fabricants. El switch de Meridiano és d'una marca i el router d'una altra, i s'entenen sense cap problema.
• Localitzar avaries: si saps a quina capa falla alguna cosa, saps què has de revisar i què pots descartar. Aquesta és la utilitat que més explotaràs com a professional.

El que un model de referència no fa: no obliga que el programari real estigui organitzat exactament així. Com veurem al mòdul 4, Internet funciona amb una pila de protocols (TCP/IP) que no encaixa al mil·límetre en les set capes. Tot i això, el vocabulari OSI se segueix fent servir per descriure aquesta pila. És el mapa, no el territori.

A finals dels anys 70, cada fabricant d'ordinadors tenia la seva pròpia arquitectura de xarxa, propietària i incompatible amb les altres: els equips d'IBM parlaven SNA, els de DEC parlaven DECnet, i connectar equips de marques diferents era entre difícil i impossible. Era com si cada marca de telèfon només pogués trucar a telèfons de la seva mateixa marca.

Per resoldre-ho, la ISO (International Organization for Standardization, la mateixa organització de les normes ISO de qualitat) va impulsar un projecte d'interconnexió de "sistemes oberts" —oberts en el sentit de no propietaris—. El resultat es va publicar com a estàndard el 1984: el model de referència OSI, amb les seves set capes.

Hi ha una ironia històrica que convé conèixer: juntament amb el model, la ISO va definir també una família de protocols OSI que l'havien d'implementar... i aquests protocols van perdre davant de TCP/IP, que era més simple, més pragmàtic i ja funcionava a la pràctica. Internet no funciona amb protocols OSI. Tanmateix, el model —el mapa de set capes, els seus noms i els seus números— va sobreviure i es va convertir en la referència universal per ensenyar, documentar i diagnosticar xarxes. Els protocols van morir; el vocabulari va vèncer.

Aquestes són les set capes, numerades de baix (el més proper al cable) cap amunt (el més proper a l'usuari):

Per memoritzar l'ordre existeixen mnemotècnies clàssiques. Una en català, de la capa 1 a la 7:

"Ferran Estudia Xarxes Totes Ses Pràctiques Aprovades" (Física, Enllaç, Xarxa, Transport, Sessió, Presentació, Aplicació)

I la més famosa en anglès, de la 7 a la 1: "All People Seem To Need Data Processing" (Application, Presentation, Session, Transport, Network, Data Link, Physical).

La taula següent és el cor d'aquesta lliçó i del mòdul sencer. Fixa't que la columna d'exemples és plena de vells coneguts del mòdul 2:

Observa dues coses:

• Les capes 1 a 4 tenen unitats de dades i dispositius molt concrets: són les "capes de fontaneria", i coincideixen gairebé una a una amb les famílies del mòdul 2.
• Les capes 5 a 7 no tenen adreces ni dispositius propis: viuen dins del programari. Al mòdul 2 les vam tractar totes juntes com a "aplicació"; OSI les separa en tres, i a les lliçons 03-06 a 03-08 veurem per què les distingeix i per què a la pràctica solen fondre's.

El model OSI es recolza en dos principis que convé entendre bé, perquè expliquen tota la resta.

Cada capa ofereix serveis a la capa de sobre i consumeix els serveis de la capa de sota, sense necessitar saber com funcionen les altres per dins:

• La capa de transport (4) diu a l'aplicació (7-5): "dona'm les teves dades i jo et garanteixo que arriben al procés correcte de l'altre extrem". Per aconseguir-ho, fa servir la capa de xarxa (3): "porta'm aquest segment fins a la IP 192.168.20.5".
• La capa de xarxa (3) fa servir la d'enllaç (2): "lliura aquest paquet al següent salt d'aquesta xarxa local".
• La capa d'enllaç (2) fa servir la física (1): "converteix aquesta trama en senyals i posa-la al cable".

Aquesta independència és el que permet canviar una capa sense tocar les altres. Quan Meridiano va substituir part del cablatge de València per Wi-Fi per als portàtils, va canviar les capes 1 i 2 d'aquells equips (d'Ethernet per cable a 802.11 per ràdio), però res de les capes 3 a 7 no es va haver de modificar: la intranet va continuar funcionant idèntica, amb les mateixes IP, el mateix TCP i el mateix HTTP.

Cada capa de l'emissor "conversa" lògicament amb la mateixa capa del receptor. El TCP del PC de la Marta dialoga amb el TCP del servidor (números de seqüència, ACK...); l'IP de la Marta dialoga amb l'IP del servidor (TTL, adreces...); l'Ethernet de la Marta, amb l'Ethernet del switch. Cada capa llegeix i entén la seva capçalera, la que hi va posar la seva capa parella a l'altre extrem, i tracta tota la resta com a càrrega opaca.

És com una empresa que envia un contracte a una altra: l'advocada escriu per a l'advocada de l'altra empresa, l'administratiu prepara el sobre per a l'administratiu receptor, i el missatger tracta amb el missatger. L'advocada no necessita saber en quina furgoneta va viatjar el sobre; el missatger no necessita entendre el contracte.

L'única comunicació real passa per la capa física; totes les altres són converses lògiques transportades per les capes inferiors.

Al mòdul 2 vam veure l'encapsulació com "posar cartes dins de sobres": les dades d'HTTP dins d'un segment TCP, aquest dins d'un paquet IP, aquest dins d'una trama Ethernet. El model OSI posa nom formal a cada sobre: PDU (Protocol Data Unit, unitat de dades de protocol).

A l'emissor, les dades baixen per les capes i cadascuna hi afegeix la seva capçalera (encapsulació). Al receptor, els bits pugen i cada capa retira i processa la capçalera que li correspon (desencapsulació). La trama és l'únic sobre que s'obre i es refà a cada salt del camí (cada router la desencapsula fins a capa 3 i la torna a encapsular per al tram següent, com vam veure amb el viatge del ping a Bilbao); el paquet, el segment i les dades viatgen d'extrem a extrem.

Repetim l'escena panoràmica del mòdul 2 —la Marta obre intranet.grupomeridiano.example des del seu PC (192.168.10.21)— però ara amb el mapa OSI al davant i les set capes anomenades:

Fixa't en la simetria: el que baixa en un extrem, puja en l'altre, capa a capa i en ordre invers. Com que el missatge viatja dins de la mateixa xarxa local (192.168.10.0/24), el switch només participa en les capes 1-2 i no hi ha cap router pel mig. Si la Marta consultés la impressora de Bilbao, el paquet travessaria a més els routers de totes dues seus i la VPN, que operen fins a la capa 3, tal com vam veure a 02-03.

Aquest recorregut revela un detall important sobre els dispositius intermedis: cadascun "puja" només fins a la capa que necessita per fer la seva feina:

• Un hub o repetidor només arriba a la capa 1: regenera senyals, sense entendre res.
• Un switch puja fins a la capa 2: llegeix la MAC destinació i decideix el port de sortida.
• Un router puja fins a la capa 3: llegeix la IP destinació i decideix la xarxa següent.
• Només els extrems (el PC de la Marta i el servidor) recorren les set capes completes.

Aquí hi ha el valor pràctic immediat del model. Quan alguna cosa falla a la xarxa, el model OSI et dona una llista de comprovació ordenada: comença per baix i puja. La regla d'or del suport és "capa 1 primer": la majoria de les avaries quotidianes són un cable fluix, un equip apagat o una roseta mal crimpada, i no té sentit analitzar el DNS si el cable està desconnectat.

Un exemple amb Meridiano: l'Ana, a València, truca dient "no em va la intranet". Un diagnòstic ordenat per capes:

Si el ping a la porta d'enllaç funciona però la intranet no carrega, ja has descartat les capes 1 a 3 i pots concentrar-te a dalt. Aquesta capacitat de descartar meitats senceres del problema amb una prova senzilla és el que converteix el model OSI en l'eina de diagnòstic més rendible que aprendràs en aquest curs, i la farem servir a cadascuna de les lliçons que venen.

• Creure que OSI és un programari o un protocol que "corre" als equips. És un model de referència: un mapa per pensar i comunicar-se. Els protocols reals (IP, TCP, HTTP...) es descriuen amb ell, però no l'implementen literalment.
• Confondre el número amb la importància. La capa 7 no és "millor" que la 1; el número només indica la posició a la pila. De fet, sense capa 1 no hi ha res.
• Memoritzar les capes sense les seves PDU i dispositius. Saber recitar "física, enllaç, xarxa..." val poc; l'útil és associar cada capa amb la seva unitat de dades, les seves adreces i els seus dispositius. La taula d'aquesta lliçó és la que has de dominar.
• Començar el diagnòstic per dalt. Davant d'una fallada, la temptació és mirar l'aplicació ("serà el navegador?"). Disciplina: capa 1 primer. És la comprovació més ràpida i la causa més freqüent.
• Consell: quan llegeixis documentació o escoltis altres tècnics, tradueix mentalment a capes ("tallafoc de capa 3", "balancejador de capa 7"). En poques setmanes el model deixarà de ser teoria i serà la teva manera natural de pensar.

Exercici 1. Classifica cada element a la seva capa OSI (1-7): (a) adreça MAC de la impressora de Bilbao, (b) el número de port 443, (c) el cable de parell trenat que uneix el PC de la Marta amb el switch, (d) l'adreça 192.168.20.1, (e) el mètode GET d'HTTP, (f) el xifratge TLS de la intranet, (g) el switch de València.

Exercici 2. En Jon, a Bilbao, no pot obrir la intranet de València. Ordena aquestes comprovacions segons la regla "capa 1 primer" i indica la capa de cadascuna: (a) ping 192.168.10.10, (b) mirar si el LED del port de xarxa del PC està encès, (c) provar https://intranet.grupomeridiano.example al navegador, (d) ping 192.168.20.1 (la seva porta d'enllaç), (e) comprovar que el cable està ben connectat.

Exercici 3. Vertader o fals, justificant-ho: (a) "El router de València processa les set capes de cada paquet que reenvia". (b) "El TCP del PC de la Marta es comunica lògicament amb el TCP del servidor, encara que físicament tot viatgi pel cable". (c) "Si canvio el Wi-Fi del meu portàtil per un cable Ethernet, he de reconfigurar també TCP i HTTP".

Solució 1. (a) Capa 2 — les MAC són adreçament físic d'enllaç. (b) Capa 4 — els ports són adreçament de transport. (c) Capa 1 — el medi físic. (d) Capa 3 — és una adreça IP (la del router de Bilbao). (e) Capa 7 — HTTP és un protocol d'aplicació. (f) Capa 6 — el xifratge és un servei de presentació (ho veurem a 03-07). (g) Capa 2 — el switch decideix amb adreces MAC.

Solució 2. Ordre correcte: (e) cable connectat — capa 1; (b) LED del port — capa 1 (confirma senyal físic); (d) ping a la porta d'enllaç 192.168.20.1 — capa 3 dins de la seva xarxa local; (a) ping al servidor 192.168.10.10 — capa 3 a través de la VPN; (c) provar al navegador — capes 5-7 (DNS, TLS, HTTP). Cada pas que funciona descarta totes les capes inferiors per al següent.

Solució 3. (a) Fals: un router puja només fins a la capa 3 (llegeix la IP destinació, decideix la ruta, reconstrueix la trama de capa 2 per al tram següent); no mira ports ni contingut d'aplicació. (b) Vertader: és el principi de comunicació entre parells; el diàleg TCP-TCP és lògic i viatja encapsulat per les capes inferiors. (c) Fals: canviar de Wi-Fi a cable només afecta les capes 1 i 2; la independència entre capes garanteix que les capes 3-7 no es toquen.

Ja tens el mapa complet: el model OSI és un marc de referència de set capes, creat per la ISO el 1984, que no és programari sinó un llenguatge comú. Cada capa serveix la superior, fa servir la inferior i conversa lògicament amb la seva parella de l'altre extrem; l'encapsulació té ara noms formals (dades, segment, paquet, trama, bits), i el model et dona una metodologia de diagnòstic: capa 1 primer. Les quatre capes inferiors et sonaran del mòdul 2, i les tres superiors són la novetat que anirem desgranant. El pla de la resta del mòdul és recórrer el mapa de baix a dalt, capa a capa, començant per on tot comença físicament: els bits sobre el cable, el vidre o l'aire. És la capa física, i és la propera lliçó.