Repaso de TCP/IP

Close Ad

Repaso de TCP/IP

1.1. Introducción

TCP/IP más que un protocolo es un conjunto de protocolos. Se ha convertido en el estándar de intercomunicación de redes de área extensa y es el único protocolo de enlace y transporte permitido en Internet.

La idea general de conectar una red con ordenadores diferentes partió de las investigaciones llevadas a cabo en la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA). En el ámbito de esta investigación, DARPA desarrollo el conjunto de protocolos TCP/IP para establecer comunicaciones entre redes e implantó una red que recibió el nombre de ARPAnet, que más tarde se convirtió en Internet. El conjunto de protocolos TCP/IP define los formatos y normas utilizados en la transmisión y recepción de información con independencia de cualquier tipo de hardware determinado u organización de red. A pesar de los protocolos se desarrollaron para la internet, TCP/IP se ha convertido en el estándar de hecho ya que muchas organizaciones publicas y privadas lo utilizan para su conectividad.

El éxito inicial de TCP/IP fue debido a su inclusión en las diferentes variedades del sistema operativo UNIX y fue impulsado porque su implantación resulta más cómoda y económica que los protocolos equivalentes. TCP/IP emplea un modelo de enrutamiento basado en "datagramas" (paquetes) en lugar de circuitos virtuales. TCP/IP brinda a los arquitectos de sistemas e ingenieros de comunicaciones una independencia del hardware utilizado.

Conjunto de protocolos TCP/IP

En líneas generales, el conjunto de protocolos TCP/IP se corresponde con el modelo de comunicaciones de red definido por la International Organization for Standardization (ISO). Este modelo se denomina modelo de referencia Interconexión de sistemas abiertos (OSI). El modelo OSI describe un sistema de redes ideal que permite establecer una comunicación entre procesos de capas distintas y fáciles de identificar. En el host, las capas prestan servicios a capas superiores y reciben servicios de capas inferiores. La siguiente figura muestra las siete capas del modelo de referencia OSI y su correspondencia general con las capas del conjunto de protocolos TCP/IP.

Modelo de referencia OSI y las capas de TCP/IP correspondientes

El sistema paradeterminar capas permite a los programadores concentrar sus esfuerzos en las funciones de una capa determinada. No es necesario que creen todo los mecanismos para enviar información a lo largo de la red. Sólo tienen que saber los servicios que el software debe proporcionar a la capa superior, los servicios que las capas inferiores pueden proporcionar al software y qué protocolos del conjunto proporcionan estos servicios.

A continuación se enumeran los protocolos más comunes del conjunto de protocolos TCP/IP, los servicios que proporcionan.

Protocolos TCP/IP

Servicio

Protocolo Internet (IP)

Proporciona servicios para la entrega de paquetes (encaminamiento) entre nodos.

Protocolo de control de mensaje Internet (ICMP)

Regula la transmisión de mensajes de error y control entre los host y las gateways.

Protocolo de resolución de direcciones (ARP)

Asigna direcciones Internet a direcciones físicas.

Protocolo de resolución de direcciones invertidas (RARP)

Asigna direcciones físicas a direcciones Internet.

Protocolo de control de transmisión (TCP)

Proporciona servicios de envío de flujos fiables entre los clientes.

Protocolo de datagrama de usuario (UDP)

Proporciona servicio de entrega de datagramas no fiable entre clientes.

Protocolo de transferencia de archivos (FTP)

Proporciona servicios de nivel de aplicación para la transferencia de archivos.

TELNET

Proporciona un método de emulación de terminal.

Protocolo de información de encaminamiento (RIP)

Permite el intercambio de información de encamina-miento de vectores de distancia entre routers.

Protocolo Abrir la vía más corta primero (OPSF)

Permite el intercambio de información de encamina-miento de estado del enlace entre routers.

Protocolo Gateway externo (EGP)

Permite el intercambio de información de encamina-miento entre routers externos.

Descripción general del uso de TCP/IP

Las aplicaciones que se desarrollan con TCP/IP, normalmente, usan varios protocolos del conjunto. La suma de las capas del conjunto de protocolos se conoce también como el stack de protocolo. Las aplicaciones definidas por el usuario se comunican con la capa superior del conjunto de protocolos. La capa de nivel superior del protocolo del computador de origen traspasa la información a las capas inferiores del stack, que a su vez la pasan a la red física. La red física traspasa la información al ordenador de destino. Las capas inferiores del stack de protocolo del ordenador de destino pasan la información a las capas superiores, que a su vez la pasan a la aplicación de destino.

Cada capa del conjunto de protocolos TCP/IP tiene varias funciones; estas funciones son independientes de las otras capas. No obstante, cada capa espera recibir determinados servicios de la capa inferior y cada capa proporciona ciertos servicios a la capa superior.

La siguiente figura muestra las diferentes capas del conjunto TCP/IP. Cada capa del stack de protocolo del ordenador de origen se comunica con la misma capa del ordenador de destino. Las capas que se encuentran al mismo nivel en el ordenador de origen y de destino son pares. Asimismo, la aplicación del ordenador de origen y la del de destino también son pares. Desde el punto de vista del usuario o programador, la transferencia de paquetes se efectúa directamente de una capa par a otra.

Capas de los protocolos TCP/IP

El proceso que utiliza una aplicación para transferir el contenido de un archivo es el siguiente:

1. La capa de la aplicación envía un flujo de bytes a la capa de transporte del ordenador de origen.

2. La capa de transporte divide el flujo en segmentos TCP, asigna un encabezado con un número de secuencia al segmento en cuestión y transmite este segmento a la capa de Internet (IP). Se calcula la suma de comprobación.

3. La capa de IP crea un paquete con parte de los datos que contiene el segmento TCP. La capa de IP añade al paquete un encabezado que indica las direcciones IP de origen y de destino. Esta capa también determina la dirección física del ordenador de destino o los ordenadores que actúan como intermediarios hasta el host de destino. Entonces, envía el paquete y la dirección física a la capa de enlace de datos. Se vuelve a calcular la suma de comprobación.

4. La capa de enlace de datos transmite el paquete IP en la sección de datos de una trama de enlace de datos al ordenador de destino. Si el ordenador de destino actúa como intermediario, el paso 3 volverá a repetirse hasta que se alcance el destino final.

5. Cuando se alcanza el ordenador de destino, la capa de enlace de datos descarta el encabezado del enlace y envía el paquete IP a la capa de IP.

6. La capa de IP verifica el encabezado del paquete. Si la suma de comprobación del encabezado no coincide con la calculada por dicha capa, el paquete se ignora.

7. Si las sumas coinciden, la capa IP descarta el encabezado y envía el segmento TCP a la capa TCP correspondiente. Esta capa comprueba el número de secuencia para determinar si el segmento, es el segmento correcto de la secuencia.

8. La capa TCP calcula una suma de comprobación para los datos y el encabezado TCP. Si la suma no coincide con la suma transmitida con el encabezado, la capa TCP descarta el segmento. Si la suma coincide y el segmento está en la secuencia correcta, la capa TCP envía un reconocimiento al ordenador de destino.

9. La capa TCP descarta el encabezado TCP y transfiere los bytes del segmento que acaba de recibir a la aplicación.

10. La aplicación que se encuentra en el ordenador de destino recibe un flujo de bytes como si estuviera conectado directamente a la aplicación del ordenador de origen.

1.2. Hosts, redes y subredes

TCP/IP lleva asociado una serie de conceptos a aclarar:

Hosts: son cada uno de los dispositivos conectados a la red. Un host puede ser un servidor un puesto de la red, un servidor de impresoras, un router, etc.

Dirección: es un código que identifica a cada dispositivo dentro de la red.

Red: Conjunto de hosts agrupados bajo una misma dirección de red.

Subred: conjunto de hosts dentro de una red.

1.3. Direccionamiento IP

El protocolo IP establece un sistema de direcciones que identifica a cada host de forma única. Todos los equipos y dispositivos de comunicaciones en una red TCP/IP han de tener una dirección IP única para poder establecerse la comunicación.

Cada vez que se envía un paquete a la red ésta determina el camino seguirá hasta su destino.

La dirección IP es un número de 4 bytes (32bits) que se representa como 4 enteros entre 0 y 255.

Cada dirección IP de 4 bytes se divide en dos partes:

...