Redes y Telecomunicaciones

Trabajo #1
 

[Principal] [Síntesis]  [Redes y Telecomunicaciones]

Historia del TCP/IP y Arquitectura de TCP/IP




Las siglas TCP/IP se refieren a dos protocolos de red, que son Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisión) e Internet Protocol (Protocolo de Internet) respectivamente. Estos protocolos pertenecen a un conjunto mayor de protocolos. Dicho conjunto se denomina suite TCP/IP.
 

A principios de los años 60, varios investigadores intentaban encontrar una forma de compartir recursos informáticos de una forma más eficiente. En 1961, LeonardKlienrock introduce el concepto de Conmutación de Paquetes (PacketSwitching, en inglés). La idea era que la comunicación entre ordenadores fuese dividida en paquetes. Cada paquete debería contener la dirección de destino y podría encontrar su propio camino a través de la red.
 

Como ya comentamos en el capítulo anterior, en 1969 la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (DefenseAdvancedResearchProjectsAgency o DARPA) del Ejército de los EEUU desarrolla la ARPAnet. La finalidad principal de esta red era la capacidad de resistir un ataque nuclear de la URSS para lo que se pensó en una administración descentralizada. De este modo, si algunos ordenadores eran destruidos, la red seguiría funcionando. Aunque dicha red funcionaba bien, estaba sujeta a algunas caidas periódicas del sistema. De este modo, la expansión a largo plazo de esta red podría resultar difícil y costosa. Se inició entonces una búsqueda de un conjunto de protocolos más fiables para la misma. Dicha búsqueda finalizó, a mediados de los 70, con el desarrollo de TCP/IP.
 
 

TCP/IP tenia (y tiene) ventajas significativas respecto a otros protocolos. Por ejemplo, consume pocos recursos de red. Además, podía ser implementado a un coste mucho menor que otras opciones disponibles entonces. Gracias a estos aspectos, TCP/IP comenzó a hacerse popular. En 1983, TCP/IP se integró en la versión 4.2 del sistema operativo UNIX de Berkeley y la integración en versiones comerciales de UNIX vino pronto. Así es como TCP/IP se convirtió en el estándar de Internet.
 

En la actualidad, TCP/IP se usa para muchos propósitos, no solo en Internet. Por ejemplo, a menudo se diseñan intranets usando TCP/IP. En tales entornos, TCP/IP ofrece ventajas significativas sobre otros protocolos de red. Una de tales ventajas es que trabaja sobre una gran variedad de hardware y sistemas operativos. De este modo puede crearse fácilmente una red heterogénea usando este protocolo. Dicha red puede contener estaciones Mac, PC compatibles, estaciones Sun, servidores Novell, etc. Todos estos elementos pueden comunicarse usando la misma suite de protocolos TCP/IP. La siguiente tabla muestra una lista de plataformas que soportan TCP/IP:
 
 

Plataforma
Soporte de TCP/IP
UNIX
Nativo
DOS
Piper/IP por Ipswitch
Windows
TCPMAN por Trumpet Software
Windows 95
Nativo
Windows NT
Nativo
Macintosh
MacTCP u OpenTransport (Sys 7.5+)
OS/2
Nativo
AS/400 OS/400
Nativo

 

Las plataformas que no soportan TCP/IP nativamente lo implementan usando programas TCP/IP de terceras partes, como puede apreciarse en la tabla anterior.
 

Modelo de Comunicación de Datos
 
 

Para describir la estructura y función de los protocolos de comunicación de datos se utiliza un modelo arquitectónico desarrollado pro la Organización de Estándares Internacionales (ISO). El modelo arquitectónico, llamado Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI - OpenSystemsInterconnect), provee un marco de referencia para hablar de comunicaciones
 
 

Modelo OSI de referencia contiene siete capas que definen las funciones de los protocolos de comunicaciones. Cada capa del modelo OSI representa una función ejercida cuando se transfieren datos entre aplicaciones cooperativas en una red involucrada.
 
 
 
7
Capa de Aplicación: consiste de programas de aplicación que utilizan la red 
6
Capa de Presentación: estandariza la presentación de los datos a las aplicaciones 
5
Capa de Sesión: administra las sesiones entre las aplicaciones
4
Capa de Transporte: provee un método de detección y corrección de errores de punta-a-punta 
3 
Capa de Red: administra las conexiones a través de la red para las capas superiores
2
Capa de Conexión de Datos: provee entrega confiable de datosa través de la conexión física
1
Capa Física: define las características del medio de la red

 

Cómo Trabaja TCP/IP
 
 

TCP/IP opera a través del uso de una pila. Dicha pila es la suma total de todos los protocolos necesarios para completar una transferencia de datos entre dos máquinas (así como el camino que siguen los datos para dejar una máquina o entrar en la otra). La pila está dividida en capas, como se ilustra en la figura siguiente:
 
 

EQUIPO SERVIDOR O CLIENTE
Capa de Aplicaciones
Cuando un usuario inicia una transferencia de datos, esta capa pasa la solicitud a la Capa de Transporte.
Capa de Transporte
La Capa de Transporte añade una cabecera y pasalos datos a la Capa de Red.
Capa de Red
En la Capa de Red, se añaden las direcciones IP de origen y destino para el enrrutamiento de datos.
Capa de Enlace de Datos
Ejecuta un control de errores sobre el flujo de datos entre los protocolos anteriores y la Capa Física.
Capa Física
Ingresa o engresa los datos a través del medio físico, que puede ser Ethernet vía coaxial, PPP vía módem, etc.

 

Descripción del Modelo de Capas de TCP/IP
 
 
 

Capa de Aplicación.
 
Invoca programas que acceden servicios en la red. Interactúan con uno o más protocolos de transporte para enviar o recibir datos, en forma de mensajes o bien en forma de flujos de bytes.
Capa de Transporte.
Provee comunicación extremo a extremo desde un programa de aplicación a otro. Regula el flujo de información. Puede proveer un transporte confiable asegurándose que los datos lleguen sin errores y en la secuencia correcta. Coordina a múltiples aplicaciones que se encuentren interactuando con la red simultáneamente de tal manera que los datos que envíe una aplicación sean recibidos correctamente por la aplicación remota, esto lo hace añadiendo identificadores de cada una de las aplicaciones. Realiza además una verificación por suma, para asegurar que la información no sufrió alteraciones durante su transmisión.
Capa Internet.
Controla la comunicación entre un equipo y otro, decide qué rutas deben seguir los paquetes de información para alcanzar su destino. Conforma los paquetes IP que será enviados por la capa inferior. Desencapsula los paquetes recibidos pasando a la capa superior la información dirigida a una aplicación.
Capa de Interfase de Red.
Emite al medio físico los flujos de bit y recibe los que de él provienen. Consiste en los manejadores de los dispositivos que se conectan al medio de transmisión.

 

Después de que los datos han pasado a través del proceso de las capas, viajan a su destino en otra máquina de la red. Allí, el proceso se ejecuta al revés (los datos entran por la capa física y recorren la pila hacia arriba). Cada capa de la pila puede enviar y recibir datos desde la capa adyacente. Cada capa está también asociada con múltiples protocolos que trabajan sobre los datos.
 
 

Hay dos clases de protocolos dentro de la suite TCP/IP que son: protocolos a nivel de red y protocolos a nivel de aplicación.
 
 

Protocolos a Nivel de Red
 
 
 

Estos protocolos se encargan de controlar los mecanismos de transferencia de datos. Normalmente son invisibles para el usuario y operan por debajo de la superficie del sistema. Dentro de estos protocolos tenemos:
 
 
 

TCP. Controla la división de la información en unidades individuales de datos (llamadas paquetes) para que estos paquetes sean encaminados de la forma más eficiente hacia su punto de destino. En dicho punto, TCP se encargará de reensamblar dichos paquetes para reconstruir el fichero o mensaje que se envió. Por ejemplo, cuando se nos envía un fichero HTML desde un servidor Web, el protocolo de control de transmisión en ese servidor divide el fichero en uno o más paquetes, numera dichos paquetes y se los pasa al protocolo IP. Aunque cada paquete tenga la misma dirección IP de destino, puede seguir una ruta diferente a través de la red. Del otro lado (el programa cliente en nuestro ordenador), TCP reconstruye los paquetes individuales y espera hasta que hayan llegado todos para presentárnoslos como un solo fichero.
 
 
 

IP. Se encarga de repartir los paquetes de información enviados entre el ordenador local y los ordenadores remotos. Esto lo hace etiquetando los paquetes con una serie de información, entre la que cabe destacar las direcciones IP de los dos ordenadores. Basándose en esta información, IP garantiza que los datos se encaminarán al destino correcto. Los paquetes recorrerán la red hasta su destino (que puede estar en el otro extremo del planeta) por el camino más corto posible gracias a unos dispositivos denominados encaminadores o routers.
 
 
 

Protocolos a Nivel de Aplicación
 
 
 

Aquí tenemos los protocolos asociados a los distintos servicios de Internet, como FTP, Telnet, Gopher, HTTP, etc. Estos protocolos son visibles para el usuario en alguna medida. Por ejemplo, el protocolo FTP (File TransferProtocol) es visible para el usuario. El usuario solicita una conexión a otro ordenador para transferir un archivo, la conexión se establece, y comienza la transferencia. Durante dicha transferencia, es visible parte del intercambio entre la máquina del usuario y la máquina remota (mensajes de error y de estado de la transferencia, como por ejemplo cuantos bytes del archivo se han transferido en un momento dado).
 
 

PUERTOS 
 
 

En TCP-IP, pueden definirse 65536 puertos. Es decir, un puerto, no es nada mas que un numero de 16 bits (2 elevado a 16 es el numero anterior), y que se utiliza para que un determinado programa se comunique con la pila TCP. Es decir, un programa se hace "dueño" de un puerto, y es capaz de enviar y recibir datos por él.
 
 

Los puertos de números bajos: inferiores al 1024, están reservados para el TCP-IP y normalmente tienen nombre propio: el 21 es el FTP, el 23 el Telnet, el 80 es el servidor web... etc).
 
 
 

Los puertos superiores quedan libres pudiendo utilizarles cualquier aplicación y para cualquier uso.
 
 

DIRECCIÓN IP
 
 

Cada máquina conectada a una red Internet, constituye un host que debe ser único. Para ello, cada máquina debe tener una dirección IP (de 4 bytes) única en toda la red.
 
 

Esta dirección es de 4 bytes. Cada byte, puede tener un numero desde 0 a 255. Y normalmente la representación normal de esta dirección es por los 4 números en decimal anteriores, separados por puntos. Por ejemplo: 192.168.0.1
 
 

El numero 255 queda reservado normalmente para direcciones de broadcasting (direcciones genéricas a toda una subred, y por ahora debemos obviarla).
 
 
 

Debe existir una dirección IP en cada interfase de red. Una interfase de red, es una tarjeta de red, o un módem en comunicación telefónica, o un simple cable de conexión entre PCs, por ejemplo en el puerto paralelo, que vaya a realizar una comunicación IP.
 
 
 

MÁSCARA IP
 
 
 

Para que las máquinas bajo TCP-IP, sepan cómo y por dónde enviar un mensaje, es importante el tema de la máscara. La máscara es aquella serie de 4 números (como si fuese una dirección IP), que ejecutado bit a bit con una dirección IP, le indica al sistema si esta dirección IP pertenece a la subred local (y por tanto es alcanzable mediante broadcast) o no pertenece a la subred local, y por tanto el mensaje TCP, hay que enviarlo al gateway o puerta de enlace de nuestra red.
 
 
 

SOCKET
 
 
 

Un socket no es nada más que un canal de comunicaciones entre dos host TCP. Por tanto, un socket queda totalmente definido por 4 números: la dirección IP y el puerto de la máquina origen y la dirección IP y el puerto de la máquina destino.
 
 
 

DNS
 
 

Servidor de Nombres de Dominio. Normalmente cuando nos referimos a una dirección, no estamos casi nunca escribiendo la dirección IP de 4 números, lo que hacemos es escribir la dirección WEB y ella se enruta al la dirección IP que la identifica.
 
 
 

DHCP
 
 
 

Es el mecanismo estándar por el cual una máquina en internet, es capaz de dar automáticamente direcciones IP a las máquinas que se conectan sin dirección IP.
 
 
 

Clases de Direcciones
 
 
 

Originalmente, los espacios de direcciones IP se dividieron en tres clases principales. Usualmente las direcciones de IP se escriben como cuatro números decimales separados por puntos. Cada uno de los cuatro números están en el rango 0-255 (los valores decimales posibles para un byte). El valor del primerbyte determina la clase de la red.
 
 
 


 

BIBLIOGRAFIA



http://nti.educa.rcanaria.es/conocernos_mejor/paginas/ip.htm
 
 
 

http://windows.sistemasjovenes.com.ar/tcp_ip.htm
 
 
 

http://usuarios.lycos.es/janjo/janjo1.html
 
 
 

http://www.fisica.uson.mx/carlos/Admin/netadmtcp.html
 
 
 

http://64.233.167.104/search?q=cache:N9ILf57edcwJ:www.dte.us.es/tec_ind/electron/tc/Tema7.pdf+arquitectura+TCP/IP&hl=es&lr=lang_es
 

http://www.uca.edu.sv/investigacion/tutoriales/tcp-ip.html
 
 
 

http://64.233.167.104/search?q=cache:L_-a2paU5W4J:www.ac.uma.es/educacion/cursos/industrial/SistTelem/pract0304.pdf+arquitectura+TCP/IP&hl=es&lr=lang_es
 
 

http://www.usuarios.lycos.es/janjo/janjo1.html
 
 
 

http://www.saulo.net/pub/tcpip/a.htm
 
 
 

http://www.multingles.net/docs/breve_resumen_TCP-IP.htm
 
 
 

http://www.monografias.com/trabajos/protocolotcpip/protocolotcpip.shtml
 
 

Última Actualización: 23 - 05 - 2005

[Principal] [Síntesis]  [Redes y Telecomunicaciones]