PDF de programación - Protocolo TCP/IP

U n i v e r s i d a d T e c n o l ó g i c a N a c i o n a l

P ro to c o lo T C P / IP


In tr o d u c c ió n a l T C P /IP


Desde sus comienzos, en la Red coexisten computadoras de muy
diverso tipo, por lo que se hizo necesario un protocolo común y
único, de forma que todas pudieran entender e interpretar
correctamente la información que circula. Este protocolo se
denominó TCP/IP. En realidad son dos acrónimos distintos; TCP son
las siglas de "Transmisión Control Protocol", mientras que IP
significa "Internetwork Protocol".

Independientemente de su significado concreto, TCP/IP ha
venido a ser casi sinónimo de Internet, si bien la arquitectura se
empezó a desarrollar como base de ARPANET (red de comunicaciones
militar del gobierno de los EE.UU), con la expansión de la
INTERNET se ha convertido en una de las arquitecturas de redes más
difundida en todo lo relacionado con la Red y con este tipo de
comunicación basado en la conmutación de paquetes (datagramas), a
pesar de ser una arquitectura de facto (sin ajustarse a una norma
previa), en lugar de ser uno de los estándares definidos por la
ISO, IICC, etc...

En la actualidad el concepto TCP/IP engloba toda una
filosofía de operación, basada por supuesto en la conmutación de
paquetes, pero no esta compuesta por solo dos protocolos, se trata
de todo un conjunto "suite" de protocolos que están ligados y que
constituyen la base del funcionamiento de Internet.

Concretamente, IP es un estándar que subyace en todas las
comunicaciones de la red. Incluye todas las especificaciones
necesarias para hacer inteligible a cualquier máquina la
información contenida en cada datagrama (paquete) transmitido.
Entre otras, el tamaño normalizado de las cabeceras, remitente,
códigos de control de integridad, etc. Uno de sus elementos mas
destacados, lo constituye un sistema universal y unificado para
establecer las "Direcciones" de las computadoras de la red. A esto
se le denomina Dirección IP ("Internet Protocol Address").

En principio IP es el encargado de que la transmisión de los
datos sea posible de una computadora a otra, mientras que TCP es
el encargado de juntar los paquetes, pedir los que faltan (en su
caso) y finalmente ordenarlos, puesto que, como hemos visto, la
Red no garantiza la llegada de todos los paquetes ni tampoco que
su llegada sea en orden. En realidad, TCP se encarga de "negociar"
con el equipo remoto determinados parámetros que determinan
algunos detalles del modo en que se realizará la transmisión (por
ejemplo el tamaño de los paquetes). Una comunicación en Internet
es siempre un activo diálogo entre máquinas, incluso cuando
aparentemente solo estamos "recibiendo" información, por ejemplo
al descargar un archivo.

G u illote



Página 1

U n i v e r s i d a d T e c n o l ó g i c a N a c i o n a l

A n te c e d e n te s


Aunque en la actualidad nos parezca sencillo, conectar en red
los equipos, es un complicado problema de ingeniería. Durante los
años 60 y 70 se crearon muchas tecnologías de redes, cada una
basada en un diseño específico de hardware. Estos sistemas eran
construidos de una sola pieza, lo que podríamos llamar una
arquitectura “monolítica”. Esto significa que los diseñadores
debían ocuparse de todos los elementos involucrados en el proceso;
podemos suponer que estos elementos forman una cadena de
transmisión que tiene diversas partes:

Los dispositivos físicos de conexión, los protocolos software
y hardware usados en la comunicación; los programas de aplicación
que realizaban la comunicación y la interfaz hombre-máquina que
permiten al humano utilizar la red.

Este modelo, que considera la cadena como un todo monolítico,
es poco práctico, pues el más pequeño cambio puede implicar
alterar todos sus elementos.

El diseño original de Internet del Departamento de Defensa
americano disponía un esquema de cuatro capas. Aunque data de los
70 es más o menos el que se sigue utilizando:

Capa Física o de Acceso de Red ("Network Access Layer"),
responsable del envío de la información sobre el sistema hardware
utilizado en cada caso; se utiliza un protocolo distinto según el
tipo de red física.

Capa de Red también llamada capa Internet ("Internet Layer"),
es la responsable de enviar los datos a través de las distintas
redes físicas que pueden conectar una máquina origen con la de
destino de la información. Los protocolos de transmisión, como el
IP están íntimamente asociados a esta capa.

Capa de transporte ("Host-to-Host Layer") controla el
establecimiento y fin de la conexión, control de flujo de datos,
retransmisión de datos perdidos y otros detalles de la transmisión
entre dos sistemas. Los protocolos mas importantes a este nivel
son TCP y UDP (mutuamente excluyentes).

Capa de aplicación ("Application layer"), conformada por los
protocolos que sirven directamente a los programas de usuario,
navegador, e-mail, FTP, TELNET, etc.


L a s C a p a s C o n c e p tu a le s D e l S o ftw a r e D e P r o to c o lo s

Pensemos los módulos del software de protocolos en una pila
vertical constituida por capas. Cada capa tiene la responsabilidad
de manejar una parte del problema.



G u illote



Página 2

U n i v e r s i d a d T e c n o l ó g i c a N a c i o n a l

Conceptualmente, enviar un mensaje desde un programa de
aplicación en una maquina hacia un programa de aplicaciones en
otra, significa transferir el mensaje hacia abajo, por las capas
sucesivas del software de protocolo en la maquina emisora,
transferir un mensaje a través de la red y luego, transferir el
mensaje hacia arriba, a través de las capas sucesivas del software
de protocolo en la maquina receptora.



En la práctica, el software es mucho más complejo de lo que
se muestra en el modelo 1. Cada capa toma decisiones acerca de lo
correcto del mensaje y selecciona una acción apropiada con base en
el tipo de mensaje o la dirección de destino. Por ejemplo, una
capa en la maquina de recepción debe decidir cuándo tomar un
mensaje o enviarlo a otra maquina. Otra capa debe decidir que
programa de aplicación deberá recibir el mensaje.



G u illote



Página 3

U n i v e r s i d a d T e c n o l ó g i c a N a c i o n a l

Para entender la diferencia entre la organización conceptual
del software de protocolo y los detalles de implantación,
consideremos la comparación del Modelo 2. El diagrama conceptual
(A) muestra una capa de Internet entre una capa de protocolo de
alto nivel y una capa de interfaz de red. El diagrama realista (B)
muestra el hecho de que el software IP puede comunicarse con
varios módulos de protocolo de alto nivel y con varias interfaces
de red.


Aun cuando se presenta un diagrama conceptual de la
estratificación por capas, no todos los detalles sirven como ayuda
para explicar los conceptos generales. Por ejemplo, el modelo 3
muestra las capas del software de protocolo utilizadas por un
mensaje que atraviesa tres redes. El diagrama muestra solo la
interfaz de red y las capas de protocolo Internet en los
ruteadores debido a que sólo estas capas son necesarias para
recibir, rutear y enviar los diagramas. Sé entiende que cualquier
maquina conectada hacia dos redes debe tener dos módulos de
interfaz de red, aunque el diagrama de estratificación por capas
muestra sólo una capa de interfaz de red en cada maquina.



Como se muestra en la figura, el emisor en la maquina
original emite un mensaje que la capa del IP coloca en un
datagrama y envía a través de la red 1. En las maquinas
intermedias el datagrama pasa hacia la capa IP, la cual rutea el
datagrama de regreso, nuevamente (hacia una red diferente). Sólo
cuando se alcanza la maquina en el destino IP extrae el mensaje y
lo pasa hacia arriba, hacia la capa superior del software de
protocolos.



F u n c io n a lid a d D e L a s C a p a s

G u illote



Página 4

U n i v e r s i d a d T e c n o l ó g i c a N a c i o n a l

Una vez que se toma la decisión de subdividir los problemas
de comunicación en cuatro sub-problemas y organizar el software de
protocolo en módulos, como en el diseño original de Internet del
Departamento de Defensa americano, de manera que cada uno maneja
un problema, surge la pregunta. “¿Qué tipo de funciones se debe
instalar en cada modulo?”. La pregunta no es fácil de responder
por varias razones. En primer lugar, un grupo de objetivos y
condiciones determinan un problema de comunicación en particular,
es posible elegir una organización que optimice un software de
protocolos para ese problema. Segundo, incluso cuando se
consideran los servicios generales al nivel de red, como un
transporte confiable es posible seleccionar entre distintas
maneras de resolver el problema. Tercero, el diseño de una
arquitectura de red y la organización del software de protocolo
esta interrelacionado; no se puede diseñar a uno sin considerar al
otro.



M o d e lo D e R e fe r e n c ia IS O D e 7 C a p a s

M o d e lo O S I

model

of

Open

"The

reference

titularon


Respondiendo a la teoría general imperante del mundo