TCP/IP

La sigla TCP/IP

 Significa: "Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet" y proviene de los nombres de dos protocolos importantes del conjunto de protocolos, es decir, del protocolo TCP y del protocolo IP.

TCP/IP

Es una arquitectura de protocolos que ha sido determinante y básica en el desarrollo de los estándares de comunicación. Es la arquitectura más adoptada para la interconexión de sistemas.

Al contrario de lo que ocurre con OSI, el modelo TCP/IP es software, es decir, es un modelo para ser implementado en cualquier tipo de red. Facilita el intercambio de información independientemente de la tecnología y el tipo de subredes a atravesar, proporcionando una comunicación transparente a través de sistemas heterogéneos.

En algunos aspectos, TCP/IP representa todas las reglas de comunicación para Internet y se basa en la noción de dirección IP, es decir, en la idea de brindar una dirección IP a cada equipo de la red para poder enrutar paquetes de datos. Debido a que el conjunto de protocolos TCP/IP originalmente se creó con fines militares, está diseñado para cumplir con una cierta cantidad de criterios, entre ellos:

• dividir mensajes en paquetes;
• usar un sistema de direcciones;
• enrutar datos por la red;
• detectar errores en las transmisiones de datos.

Por todo esto, TCP/IP no especifica una capa física ni de enlace como tal; sino, que define las capas que funcionarán en los niveles superiores a las capas físicas y de enlace para hacerlo así un modelo independiente del hardware en el que se implemente.

Para poder aplicar el modelo TCP/IP en cualquier equipo, es decir, independientemente del sistema operativo, el sistema de protocolos TCP/IP se ha dividido en diversos módulos. Cada uno de éstos realiza una tarea específica. Además, estos módulos realizan sus tareas uno después del otro en un orden específico, es decir que existe un sistema estratificado. Ésta es la razón por la cual se habla de modelo de capas.

El término capa se utiliza para reflejar el hecho de que los datos que viajan por la red atraviesan distintos niveles de protocolos. Por lo tanto, cada capa procesa sucesivamente los datos (paquetes de información) que circulan por la red, les agrega un elemento de información (llamado encabezado) y los envía a la capa siguiente.

El modelo TCP/IP es muy similar al modelo OSI (modelo de 7 capas) que fue desarrollado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) para estandarizar las comunicaciones entre equipos.

La capa de acceso a la red es la primera capa de la pila TCP/IP. Ofrece la capacidad de acceder a cualquier red física, es decir, brinda los recursos que se deben implementar para transmitir datos a través de la red. Por lo tanto, la capa de acceso a la red contiene especificaciones relacionadas con la transmisión de datos por una red física, cuando es una red de área local (Red en anillo, Ethernet, FDDI), conectada mediante línea telefónica u otro tipo de conexión a una red. Trata los siguientes conceptos:

• enrutamiento de datos por la conexión;
• coordinación de la transmisión de datos (sincronización);
• formato de datos;
• conversión de señal (análoga/digital);
• detección de errores a su llegada.

Afortunadamente, todas estas especificaciones son invisibles al ojo del usuario, ya que en realidad es el sistema operativo el que realiza estas tareas, mientras los drivers de hardware permiten la conexión a la red (por ejemplo, el driver de la tarjeta de red).

La capa de Internet es la capa "más importante" (si bien todas son importantes a su manera), ya que es la que define los datagramas y administra las nociones de direcciones IP.

Permite el enrutamiento de datagramas (paquetes de datos) a equipos remotos junto con la administración de su división y ensamblaje cuando se reciben.

La capa de Internet contiene 5 protocolos:

• el protocolo IP;
• el protocolo ARP;
• el protocolo ICMP;
• el protocolo RARP;
• el protocolo IGMP.

Los primeros tres protocolos son los más importantes para esta capa.

LA CAPA DE TRANSPORTE

Los protocolos de las capas anteriores permiten enviar información de un equipo a otro. La capa de transporte permite que las aplicaciones que se ejecutan en equipos remotos puedan comunicarse. El problema es identificar estas aplicaciones. De hecho, según el equipo y su sistema operativo, la aplicación puede ser un programa, una tarea, un proceso, etc.

Además, el nombre de la aplicación puede variar de sistema en sistema. Es por ello que se ha implementado un sistema de numeración para poder asociar un tipo de aplicación con un tipo de datos. Estos identificadores se denominan puertos.

La capa de transporte contiene dos protocolos que permiten que dos aplicaciones puedan intercambiar datos independientemente del tipo de red (es decir, independientemente de las capas inferiores). Estos dos protocolos son los siguientes:

• TCP, un protocolo orientado a conexión que brinda detección de errores;
• UDP, un protocolo no orientado a conexión en el que la detección de errores es obsoleta.

LA CAPA DE APLICACIÓN

La capa de aplicación se encuentra en la parte superior de las capas del protocolo TCP/IP. Contiene las aplicaciones de red que permiten la comunicación mediante las capas inferiores.

Por lo tanto, el software en esta capa se comunica mediante uno o dos protocolos de la capa inferior (la capa de transporte), es decir, TCP o UDP.

Existen diferentes tipos de aplicaciones para esta capa, pero la mayoría son servicios de red o aplicaciones brindadas al usuario para proporcionar la interfaz con el sistema operativo. Se pueden clasificar según los servicios que brindan:

• servicios de administración de archivos e impresión (transferencia);
• servicios de conexión a la red;
• servicios de conexión remota;
• diversas utilidades de Internet.

Similitudes

• Ambos se dividen en capas
• Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos
• Ambos tienen capas de transporte y de red similares
• Se supone que la tecnología es de conmutación por paquetes (no de conmutación por circuito)
• Los profesionales de networking deben conocer ambos

Diferencias

• TCP/IP combina las funciones de la capa de presentación y de sesión en la capa de aplicación
• TCP/IP combina la capas de enlace de datos y la capa física del modelo OSI en una sola capa
• TCP/IP parece ser más simple porque tiene menos capas
• Los protocolos TCP/IP son los estándares en torno a los cuales se desarrolló la Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, las redes típicas no se desarrollan normalmente a partir del protocolo OSI, aunque el modelo OSI se usa como guía.

Modelo OSI

“MODELO OSI”

(Open System Interconections) (Modelo de interconexión de sistemas abiertos).

Es un modelo de referencia especificado por la ISO. Sirve para la conexión de sistemas heterogéneos.

Un Sistema abierto cumple las normas que le permitan la interconexión tanto a nivel de software como hardware con otros sistemas o arquitecturas distintas.

ARQUITECTURA DE REDES
Es el conjunto de capas y protocolos que forman una red

JERARQUIA EN LA ARQUITECTURA DE RED

-        CAPAS: Tienen como objetivo servir a las capas superiores

-        PROTOCOLOS: son las reglas y conversiones usadas al comunicarse una capa n de una máquina con otra capa n (similar) de otra máquina

-        INTERFASE: define los servicios y operaciones primitivas que la capa inferior ofrece a la capa superior.

PRINCIPIOS APLICADOS AL MODELO OSI

1. Cada capa se creará en situaciones donde se necesite un nivel diferente de abstracción.
2. Cada capa debe efectuar una función bien definida
3. La función que realizará cada capa deberá seleccionarse con la intención de definir protocolos normalizados internacionalmente.
4. Los límites de las capas deberán seleccionarse tomando en cuenta la minimización del flujo de información a través de las interfases.
5. El número de capas deberá ser lo suficientemente grande para que funciones diferentes no tengan que ponerse juntas en la misma capa y, por otra parte, también deberá ser lo suficientemente pequeño para que su arquitectura no llegue a ser difícil de manejar.

EL MODELO OSI TIENE SIETE (7) CAPAS:

7.- Aplicación
6.- Presentación
5.- Sesión
4.- Transporte
3.- Red
2.- Enlace
1.- Física

SISTEMA CERRADO

Un sistema de red es cerrado si una compañía es la propietaria de la tecnología y utiliza patentes y secretos comerciales para evitar que otras compañías desarrollen productos que los uses. (Pág. 56 Libro de Internet)

1.- CAPA FISICA

Se ocupa de la transmisión de bits a través de un canal de comunicación, incluye hardware, considera elementos mecánicos-eléctricos de procedimientos de interface y medio de transmisión física.

Función: eléctrico-mecánico.

2.- CAPA DE ENLACE

A partir de un medio de transmisión corriente, sirve para transformarlo en una línea sin errores de transmisión para la capa de red. Trabaja con trama de datos y tramas de asentamiento. Evita que un transmisor muy rápido sature a un receptor lento. Divide al flujo de bits originales en unidades discretas y los intercambia mediante protocolos.

Función: enlace punto a punto. Detecta corrupción en los datos.

3.- CAPA DE RED

Se ocupa del control de la operación de la subred. Determina como encaminar (ruta o trayectoria) los paquetes del origen al destino. Controla la congestión por exceso de paquetes en la subred. Resuelve los problemas de interconexión de redes heterogéneas. En las redes de difusión el problema del encaminamiento (enrutamiento) es simple, por lo cual la capa de red es muy delgada o inexistente.

Función: Encaminamiento (enrutamiento) entrega datos entre computadoras.

4.- CAPA DE TRANSPORTE

Tiene como función aceptar los datos de la capa de sesión, dividirlos cuando sea necesario en unidades más pequeñas, pasarlos a la capa de red y asegurarse que lleguen al otro extremo. Es una capa de origen-destino o extremo-extremo. Proporciona la fiabilidad de las conexiones a las capas superiores.

Función: extremo a extremo. Entrega datos entre aplicaciones en las computadoras.

5.- CAPA DE SESION

Permite que los usuarios de diferentes máquinas puedan establecer sesiones entre ellos. Por ejemplo, acceso a un sistema de tiempo compartido remoto o transferir archivos entre máquinas. Enriquece a la capa de transporte poniendo a su disposición más recursos para las causas de posibles caídas y otros problemas. Maneja detalles como nombre de cuenta, contraseñas y permiso a usuarios.

Función: Diálogo ordenado. Es la interfaz del usuario con la red.

6.- CAPA DE PRESENTACION

Se ocupa de los aspectos de sintaxis y semántica de la información que se transmite, por ejemplo, el aspecto de la codificación (Ejm. ASCII) según lo acordado. Se ocupa de la normalización de la forma en que la estructura de los datos se describe y se representa. Maneja detalles relacionados con la interfaz de red e impresoras, monitores, formatos de archivos.

Función: Representación de los datos.

7.- CAPA DE APLICACIÓN

Contiene una variedad de protocolos que se necesitan frecuentemente. Contiene detalles acerca de la aplicación de toda la red. Ejemplo: coreo electrónico e-mail, base de datos distribuidos, el terminal virtual y varios protocolos específicos de aplicación.

Función: Detalles de las aplicaciones en toda la red.

IMPORTANTE: No todas las capas tienen igual importancia, se usan menos las de presentación y sesión y se usan más las de red y enlace.

COMUNICACIÓN VIRTUAL

Es la comunicación aparente entre dos capas iguales entre dos computadoras.

SERVICIOS DE COMUNICACIÓN

Cada de red cumple con una función que depende de la capa superior, igualmente funciona en sentido contrario, todo con el fin de incrementar la funcionalidad. Desempeña una o más funciones específicas.

MODOS DE SERVICIO

Son los métodos empleados para proporcionar los mismos servicios de comunicación entre procesos pares. El modo de servicio especifica como la capa ejecuta una operación.

SERVICIOS ORIENTADOS A CONEXIÓN

 (Conexión punto a punto: conmutación de circuitos)

Es una ruta interrumpida llamada circuito. Es igual a un circuito punto a punto. Crea un circuito virtual que da la ilusión que existe una ruta física.

SERVICIO SIN CONEXIÓN

Es un servicio de entrega, no establece una conexión punto a punto, ejemplo carta.

SECUENCIACION

El mensaje puede ser dividido en varias partes (unidades de datos llamadas paquetes). El orden en el que llegan no necesariamente será el orden en que salen. Un protocolo orientado a conexión garantiza que se recibirán en el destino en la misma secuencia, en el servicio sin conexión no se garantiza el orden de llegada.

CONTROL DE ERRORES

En la red pueden ocurrir errores por causa de alteraciones, degradaciones y nudos en la red. El servicio de control de errores garantiza la entrega sin errores detectando y pidiendo el reenvío. Sumas de Comprobación (CHECKSUMS) y comprobación de redundancia cíclica (CRC).

CONTROL DE FLUJO:

El emisor no saturará al receptor (modo de servicio de control de flujo).

FLUJO DE BYTES:

Trata la información como una sola cadena de datos en series y continuos. El servicio trata la información sin límites de registros ni divisiones.

MODELO CLIENTE-SERVIDOR

Este modelo divide una aplicación de red en dos lados: el cliente y el servidor. El lado cliente solicita información o servicios al lado servidor. Las dos partes tienen funciones independientes y bien definidas: solicitar información y responder a dicha solicitud. El programa que pide información es cliente, el que responde es el programa servidor. Algunos programas servidor pueden solicitar información a otro servidor y actuar en ese caso como cliente.

El modelo cliente/servidor divide el diseño de aplicaciones en tareas del cliente y tareas del servidor.

CIRCUITO VIRTUAL

Un circuito virtual crea la ilusión de una ruta de comunicación física pero no existe un circuito real o trayectoria de telecomunicaciones ininterrumpida.

SOCKET: Se llama a cada extremo de un circuito virtual.

CLASIFICACION DE LAS APLICACIONES DEL SERVIDOR

- Interactivos

- Concurrentes

SERVIDORES INTERACTIVOS

Se maneja cada proceso individualmente una por una conforme llegan. No maneja la siguiente hasta que conduzca la que está en proceso. Se utiliza para servicios relativamente breves en tiempo (ejemplo hora del día).

SERVIDOR CONCURRENTE

Maneja muchas solicitudes de servicio simultáneamente. Necesita un sistema operativo que maneje diversos procesos al mismo tiempo (multitarea). Se usa donde los servicios requeridos necesiten tiempos impredecibles.

Función: Simplifica el desarrollo de software de red.

NORMALIZACION DE REDES

1. DE FACTO (De hecho):

Se han establecido por el uso continuo y constante sin ningún apoyo de normas u organismo internacional o planeamiento formal.

2. DE JURE (Por Ley):

Son normas formales, legales, adoptadas por un organismo que se encarga de su normalización.

TRANSFERENCIA DE DATOS

Modo de transferencia SIMPLEX, HALF-DUPLEX, FUL-DUPLEX. Para cada proceso se usan dos canales de comunicación, uno para la transferencia de datos y otro para información de control (datos urgentes) (out of band data).

En la actualidad, las funciones propias de una red de computadoras pueden ser divididas en las siete capas propuestas por ISO para su modelo de sistemas abiertos (OSI). Sin embargo la implantación real de una arquitectura puede diferir de este modelo. Las arquitecturas basadas en TCP/IP proponen cuatro capas en las que las funciones de las capas de Sesión y Presentación son responsabilidad de la capa de Aplicación y las capas de Enlace de Datos y Física son vistas como la capa de Interface a la Red. Por tal motivo para TCP/IP sólo existen las capas Interface de Red, la de Intercomunicación en Red, la de Transporte y la de Aplicación.

Como puede verse TCP/IP presupone independencia del medio físico de comunicación, sin embargo existen estándares bien definidos a los nivel de Enlace de Datos y Físico que proveen mecanismos de acceso a los diferentes medios y que en el modelo TCP/IP deben considerarse la capa de Interface de Red; siendo los más usuales el proyecto IEEE802, Ethernet, Token Ring y FDDI.

Topologia de Red

“TOPOLOGÍA”

Los diferentes componentes que van a formar una red se pueden interconectar o unir de diferentes formas, siendo la forma elegida un factor fundamental que va a determinar el rendimiento y la funcionalidad de la red.

La Topología, se refiere a la forma en que está diseñada la red, tanto física como lógicamente. La topología física describe como están interconectados los dispositivos en una red, lo que no indica su posición fisca y la lógica es la forma en que las máquinas se comunican a través del medio físico.

La topología idónea para una red concreta va a depender de diferentes factores, como el número de máquinas a interconectar y el tipo de acceso al medio físico que se desea.

1.     Topología de bus. La topología de bus tiene todos sus nodos conectados directamente a un enlace y no tiene ninguna otra conexión entre nodos. Físicamente cada host está conectado a un cable común, por lo que se pueden comunicar directamente, aunque la ruptura del cable hace que los hosts queden desconectados.

La topología de bus permite que todos los dispositivos de la red puedan ver todas las señales de todos los demás dispositivos, lo que puede ser ventajoso si desea que todos los dispositivos obtengan esta información. Sin embargo, puede representar una desventaja, ya que es común que se produzcan problemas de tráfico y colisiones, que se pueden paliar segmentando la red en varias partes.

Es la topología más común en pequeñas LAN, con hub o switch final en uno de los extremos.

2.     Topología de anillo. Una topología de anillo se compone de un solo anillo cerrado formado por nodos y enlaces, en el que cada nodo está conectado solamente con los dos nodos adyacentes.

Los dispositivos se conectan directamente entre sí por medio de cables en lo que se denomina una cadena margarita. Para que la información pueda circular, cada estación debe transferir la información a la estación adyacente.

3.     Topología de anillo doble. Una topología en anillo doble consta de dos anillos concéntricos, donde cada host de la red está conectado a ambos anillos, aunque los dos anillos no están conectados directamente entre sí. Es análoga a la topología de anillo, con la diferencia de que, para incrementar la confiabilidad y flexibilidad de la red, hay un segundo anillo redundante que conecta los mismos dispositivos.

La topología de anillo doble actúa como si fueran dos anillos independientes, de los cuales se usa solamente uno por vez.

4.     Topología en estrella. La topología en estrella tiene un nodo central desde el que se irradian todos los enlaces hacia los demás nodos. Por el nodo central, generalmente ocupado por un hub, pasa toda la información que circula por la red.

La ventaja principal es que permite que todos los nodos se comuniquen entre sí de manera conveniente. La desventaja principal es que si el nodo central falla, toda la red se desconecta.

5.     Topología en estrella extendida. La topología en estrella extendida es igual a la topología en estrella, con la diferencia de que cada nodo que se conecta con el nodo central también es el centro de otra estrella. Generalmente el nodo central está ocupado por un hub o un switch, y los nodos secundarios por hubs.

La ventaja de esto es que el cableado es más corto y limita la cantidad de dispositivos que se deben interconectar con cualquier nodo central.

La topología en estrella extendida es sumamente jerárquica, y busca que la información se mantenga local. Esta es la forma de conexión utilizada actualmente por el sistema telefónico.

6. Topología en árbol. La topología en árbol es similar a la topología en estrella extendida, salvo en que no tiene un nodo central. En cambio, un nodo de enlace troncal, generalmente ocupado por un hub o switch, desde el que se ramifican los demás nodos.

7. Topología en malla completa. En una topología de malla completa, cada nodo se enlaza directamente con los demás nodos. Las ventajas son que, como cada todo se conecta físicamente a los demás, creando una conexión redundante, si algún enlace deja de funcionar la información puede circular a través de cualquier cantidad de enlaces hasta llegar a destino. Además, esta topología permite que la información circule por varias rutas a través de la red.

La desventaja física principal es que sólo funciona con una pequeña cantidad de nodos, ya que de lo contrario la cantidad de medios necesarios para los enlaces, y la cantidad de conexiones con los enlaces se torna abrumadora.

8. Topología de red celular. La topología celular está compuesta por áreas circulares o hexagonales, cada una de las cuales tiene un nodo individual en el centro.

La topología celular es un área geográfica dividida en regiones (celdas) para los fines de la tecnología inalámbrica. En esta tecnología no existen enlaces físicos; sólo hay ondas electromagnéticas.

La ventaja obvia de una topología celular (inalámbrica) es que no existe ningún medio tangible aparte de la atmósfera terrestre o el del vacío del espacio exterior (y los satélites). Las desventajas son que las señales se encuentran presentes en cualquier lugar de la celda y, de ese modo, pueden sufrir disturbios y violaciones de seguridad.

Como norma, las topologías basadas en celdas se integran con otras topologías, ya sea que usen la atmósfera o los satélites.

9. Topología irregular. En este tipo de topología no existe un patrón obvio de enlaces y nodos. El cableado no sigue un modelo determinado; de los nodos salen cantidades variables de cables. Las redes que se encuentran en las primeras etapas de construcción, o se encuentran mal planificadas, a menudo se conectan de esta manera.

“LAS TOPOLOGÍAS LAN MÁS COMUNES SON”:

Ethernet: topología de bus lógica y en estrella física o en estrella extendida.

Token Ring: topología de anillo lógica y una topología física en estrella.

FDDI: topología de anillo lógica y topología física de anillo doble.

1. Ethernet: es de carácter no determinista, en la que los dispositivos pueden transmitir datos en cualquier momento. Antes de enviarlos, escuchan el medio de transmisión para determinar si se encuentra en uso. Si lo está, entonces esperan. En caso contrario, los dispositivos comienzan a transmitir. En caso de que dos o más dispositivos empiecen a transmitir tramas a la vez se producirán encontronazos o choques entre tramas diferentes que quieren pasar por el mismo sitio a la vez. Este fenómeno se denomina colisión, y la porción de los medios de red donde se producen colisiones se denomina dominio de colisiones.

Una colisión se produce pues cuando dos máquinas escuchan para saber si hay tráfico de red, no lo detectan y, acto seguido transmiten de forma simultánea. En este caso, ambas transmisiones se dañan y las estaciones deben volver a transmitir más tarde.

Para intentar solventar esta pérdida de paquetes, las máquinas poseen mecanismos de detección de las colisiones y algoritmos de postergación que determinan el momento en que aquellas que han enviado tramas que han sido destruidas por colisiones pueden volver a transmitirlas.

2. Token Ring. Las redes Token Ring son redes de tipo determinista, en ellas, el acceso al medio está controlado, por lo que solamente puede transmitir datos una máquina por vez, implementándose este control por medio de un token de datos, que define qué máquina puede transmitir en cada instante.

Las redes de transmisión de tokens se implementan con una topología física de estrella y lógica de anillo, y se basan en el transporte de una pequeña trama, denominada token, cuya posesión otorga el derecho a transmitir datos. Si un nodo que recibe un token no tiene información para enviar, transfiere el token al siguiente nodo. Cada estación puede mantener al token durante un período de tiempo máximo determinado, según la tecnología específica que se haya implementado.

Cuando una máquina recibe un token y tiene información para transmitir, toma el token y le modifica un bit, transformándolo en una secuencia de inicio de trama. A continuación, agrega la información a transmitir a esta trama y la envía al anillo, por el que gira hasta que llega a la estación destino.

Mientras la trama de información gira alrededor del anillo no hay ningún otro token en la red, por lo que ninguna otra máquina puede realizar transmisiones.

Cuando la trama llega a la máquina destino, ésta copia la información contenida en ella para su procesamiento y elimina la trama, con lo que la estación emisora puede verificar si la trama se recibió y se copió en el destino.

Como consecuencia de este no se producen colisiones, a diferencia de las redes Ethernet. Además, en las redes Token Ring se puede calcular el tiempo máximo que transcurrirá antes de que cualquier máquina pueda realizar una transmisión, lo que hace que sean ideales para las aplicaciones en las que cualquier demora deba ser predecible y en las que el funcionamiento sólido de la red sea importante.

El modo de transmisión es el termino que se usa para definir la dirección del flujo de las señales entre dos dispositivos enlazados, hay tres tipos de modo de transmisión:

Redes Simplex. Son aquellas redes en las que los datos sólo pueden viajar en un sentido.

Redes Half-Duplex. Aquellas en las que los datos pueden viajar en ambos sentidos, pero sólo en uno de ellos en un momento dado. Es decir, sólo puede haber transferencia en un sentido a la vez.

Redes Full-Duplex. Aquellas en las que los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez.