Protocolo de Red

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Protocolo de Red

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Category : Información , Informática

En un principio, los computadores eran elementos aislados, constituyendo cada uno de ellos una estación de trabajo independiente, una especie de “isla informática”. Cada computador precisaba sus propios periféricos y contenía sus propios archivos, de tal forma que cuando una persona necesitaba imprimir un documento y no disponía de una impresora conectada directamente a su equipo debía copiar éste en un disquete, desplazarse a otro equipo con impresora instalada e imprimirlo desde allí. Además, era imposible implementar una administración conjunta de todos los equipos.

 A medida que las empresas e instituciones ampliaban su número de computadores fue necesario unir estos entre sí, surgiendo el concepto de “redes de ordenadores” y de “trabajo en red” (networking), para poder de esta forma compartir archivos y periféricos entre los diferentes computadores. Pero cada una confiaba la implementación de sus redes a empresas diferentes, cada una de ellas con unos modelos de red propietarios (modelos con hardware y software propios, con elementos protegidos y cerrados), que usaban protocolos y arquitecturas diferentes.

 

MODELO OSI
Existen dos modelos dominantes sobre la estratificación por capas de protocolo. La primera, basada en el trabajo realizado por la International Organization for Standardization (Organización para la Estandarización o ISO, por sus siglas en inglés ), conocida como Referencia Model of Open System Interconnection Modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos) de ISO, denominada frecuentemente modelo OSI. El modelo OSI contiene 7 capas conceptuales organizadas.

El modelo OSI, elaborado para describir protocolos para una sola red, no contiene un nivel especifico para el ruteo en el enlace de redes, como sucede con el protocolo TCP/IP.

CAPAS DEL MODELO OSI

· Capa 7: Aplicación: Procesos de red a aplicaciones.
· Capa 6: Presentación: Representación de datos.
· Capa 5: Sesión: Comunicación entre hosts.
· Capa 4: Transporte: Conexiones de extremo a extremo.
· Capa 3: Red: Direccionamiento y mejor ruta.
· Capa 2: Enlace de datos: Acceso a los medios.
· Capa 1: Física: Transmisión binaria.

Capa 7: La capa de aplicación.

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La capa de aplicación es la capa del modelo OSI más cercana al usuario, y está relacionada con las funciones de mas alto nivel que proporcionan soporte a las aplicaciones o actividades del sistema, suministrando servicios de red a las aplicaciones del usuario y definiendo los protocolos usados por las aplicaciones individuales. Es el medio por el cual los procesos de aplicación de usuario acceden al entorno OSI.

Su función principal es proporcionar los procedimientos precisos que permitan a los usuarios ejecutar los comandos relativos a sus propias aplicaciones. Los procesos de las aplicaciones se comunican entre sí por medio de las entidades de aplicación asociadas, estando éstas controladas por protocolos de aplicación, y utilizando los servicios del nivel de presentación.

Difiere de las demás capas debido a que no proporciona servicios a ninguna otra capa OSI, sino solamente a aplicaciones que se encuentran fuera del modelo OSI. La capa de aplicación establece la disponibilidad de los diversos elementos que deben participar en la comunicación, sincroniza las aplicaciones que cooperan entre sí y establece acuerdos sobre los procedimientos de recuperación de errores y control de la integridad de los datos.

Algunos ejemplos de procesos de aplicación son:

  • Programas de hojas de cálculo.
  • Programas de procesamiento de texto.
  • Transferencia de archivos (ftp).
  • Login remoto (rlogin, telnet).
  •  Correo electrónico (mail – smtp).
  •  Páginas web (http).

Capa 6: La capa de presentación.

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La capa de presentación proporciona sus servicios a la capa de aplicación, garantizando que la información que envía la capa de aplicación de un sistema pueda ser entendida y utilizada por la capa de aplicación de otro, estableciendo el contexto sintáctico del diálogo. Su tarea principal es aislar a las capas inferiores del formato de los datos de la aplicación, transformando los formatos particulares (ASCII, EBCDIC, etc.) en un formato común de red. Es también las responsable de la obtención y de la liberalización de la conexión de sesión cuando existan varias alternativas disponibles.

Por ello, de ser necesario, la capa de presentación realiza las siguientes operaciones:

  •  Traducir entre varios formatos de datos utilizando un formato común, estableciendo la sintaxis y la semántica de la información transmitida. Para ello convierte los datos desde el formato local al estándar de red y viceversa.
  •  Definir la estructura de los datos a transmitir. Por ejemplo, en el caso de un acceso a base de datos, definir el orden de transmisión y la estructura de los registros.
  •  Definir el código a usar para representar una cadena de caracteres (ASCII, EBCDIC, etc).
  •  Dar formato a la información para visualizarla o imprimirla.
  • Comprimir los datos si es necesario.
  •  Aplicar a los datos procesos criptográficos.

Capa 5: La capa de sesión.

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La capa de sesión proporciona sus servicios a la capa de presentación, proporcionando el medio necesario para que las entidades de presentación en cooperación organicen y sincronicen su diálogo y procedan al intercambio de datos.

Sus principales funciones son:

  • · Establece, administra y finaliza las sesiones entre dos hosts que se están comunicando.
  • Si por algún motivo una sesión falla por cualquier causa ajena al usuario, esta capa restaura la sesión a partir de un punto seguro y sin perdida de datos o si esto no es posible termina la sesión de una manera ordenada chequeando y recuperando todas sus funciones, evitando problemas en sistemas transaccionales.
  •  Sincroniza el diálogo entre las capas de presentación de los dos hosts y administra su intercambio de datos, estableciendo las reglas o protocolos para el dialogo entre maquinas y así poder regular quien habla y por cuanto tiempo o si hablan en forma alterna, es decir, las reglas del dialogo que son acordadas.
  • Ofrece disposiciones para una eficiente transferencia de datos, clase de servicio y un registro de excepciones acerca de los problemas de la capa de sesión, presentación y aplicación.
  •  Manejar tokens. Los tokens son objetos abstractos y únicos que se usan para controlar las acciones de los participantes en la comunicación.
  • Hacer checkpoints, que son puntos de recuerdo en la transferencia de datos.

Capa 4: La capa de transporte.

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La capa de transporte proporciona sus servicios a la capa de sesión, efectuando la transferencia de datos entre dos entidades de sesión. Para ello segmenta los datos originados en el host emisor y los reensambla en una corriente de datos dentro del sistema del host receptor.

El límite entre la capa de sesión y la capa de transporte puede imaginarse como el límite entre los protocolos de capa de medios y los protocolos de capa de host. Mientras que las capas de aplicación, presentación y sesión están relacionadas con aspectos de las aplicaciones, las tres capas inferiores se encargan del transporte de datos. Además, esta capa es la primera que se comunica directamente con su par de destino, ya que la comunicación de las capas anteriores es de tipo máquina a máquina.

La capa de transporte intenta suministrar un servicio de transporte de datos que aísla las capas superiores de los detalles de implementación del transporte, liberandolas de luchar por conseguir una transferencia de datos segura y económica. Específicamente, temas como la confiabilidad del transporte entre dos hosts es responsabilidad de la capa de transporte. Al proporcionar un servicio de comunicaciones, la capa de transporte establece, mantiene y termina adecuadamente los circuitos virtuales. Al proporcionar un servicio confiable, se utilizan dispositivos de detección y recuperación de errores de transporte.
Se conocen con el nombre de circuitos virtuales a las conexiones que se establecen dentro de una subred, y en ellos no hay la necesidad de tener que elegir una ruta nueva para cada paquete, ya que cuando se inicia la conexión se determina una ruta de la fuente al destino, ruta que es usada para todo el tráfico posterior.

Podemos resumir las funciones de la capa de transporte en los siguientes puntos:

  • Controla la interacción entre procesos usuarios.
  •  Incluye controles de integración entre usuarios de la red para prevenir perdidas o doble procesamiento de transmisiones.
  • Controla el flujo de transacciones y direccionamiento de maquinas a procesos de usuario.
  • Asegura que se reciban todos los datos y en el orden adecuado, realizando un control de extremo a extremo.
  •  Acepta los datos del nivel de sesión, fragmentándolos en unidades más pequeñas, llamadas segmentos, en caso necesario y los pasa al nivel de red.
  • Realiza funciones de control y numeración de unidades de información, fragmentación y reensamblaje de mensajes.
  •  Se encarga de garantizar la transferencia de información a través de la sub-red.

Capa 3: La capa de red.

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La capa de red proporciona sus servicios a la capa de transporte, siendo una capa compleja que proporciona conectividad y selección de ruta entre dos sistemas de hosts que pueden estar ubicados en redes geográficamente distintas. También se ocupa de aspectos de contabilidad de paquetes.

Es la responsable de las funciones de conmutación y encaminamiento de la información, proporcionando los procedimientos precisos necesarios para el intercambio de datos entre el origen y el destino, por lo que es necesario que conozca la topología de la red, con objeto de determinar la ruta más adecuada.

Podemos resumir las funciones de la capa de red en los siguientes puntos:

  • Divide los mensajes de la capa de transporte en unidades más complejas, denominadas paquetes, y los ensambla al final.
  • Debe conocer la topología de la subred y manejar el caso en que las fuente y el destino están en redes distintas.
  • Para ello, se encarga de encaminar la información a través de la sub-red, mirando las direcciones del paquete para determinar los métodos de conmutación y enrutamiento, y rutea los paquetes de la fuente al destino a través de ruteadores intermedios.
  • Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas.
  • Debe controlar la congestión de la subred.

En esta capa es donde trabajan los routers.

Capa 2: La capa de enlace de datos.

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La capa de enlace proporciona sus servicios a la capa de red, suministrando un tránsito de datos confiable a través de un enlace físico. Al hacerlo, la capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico (comparado con el lógico), la topología de red, el acceso a la red, la notificación de errores, formación y entrega ordenada de tramas y control de flujo. Por lo tanto, su principal misión es convertir el medio de transmisión en un medio libre de errores de cualquier tipo.

Sus principales funciones son:

  • Establece los medios necesarios para una comunicación confiable y eficiente entre dos máquinas en red.
  •  Agrega una secuencia especial de bits al principio y al final del flujo inicial de bits de los paquetes, estructurando este flujo bajo un formato predefinido llamado trama o marco. Suelen ser de unos cientos de bytes.
  • Sincroniza el envío de las tramas, transfiriéndolas de una forma confiable libre de errores. Para detectar y controlar los errores se añaden bits de paridad, se usan CRC (Códigos Cíclicos Redundantes) y envío de acuses de recibo positivos y negativos, y para evitar tramas repetidas se usan números de secuencia en ellas.
  • Envía los paquetes de nodo a nodo usando ya sea un circuito virtual o como datagramas.
  • Controla la congestión de la red.
  • Regula la velocidad de tráfico de datos.
  • Controla el flujo de tramas mediante protocolos que prohíben que el remitente envíe tramas sin la autorización explícita del receptor, sincronizando así su emisión y recepción.
  • Se encarga de la secuencia, de enlace lógico y de acceso al medio (soportes físicos de la red).

Capa 1: La capa física.

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La misión principal de esta capa es transmitir bits por un canal de comunicación, de manera que cuando envíe el emisor llegue sin alteración al receptor. La capa física proporciona sus servicios a la capa de enlace de datos, definiendo las especificaciones eléctricas, mecánicas, de procedimiento y funcionales para activar, mantener y desactivar el enlace físico entre sistemas finales, relacionando la agrupación de circuitos físicos a través de los cuales los bits son movidos.

Las características tales como niveles de voltaje, temporización de cambios de voltaje, velocidad de datos físicos, distancias de transmisión máximas, conectores físicos y otros atributos similares se definen a través de las especificaciones de la capa física.

Sus principales funciones las podemos resumir en:

  • Definir las características físicas (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión).
  • Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico).
  •  Transmitir el flujo de bits a través del medio. No existe estructura alguna.
  •  Maneja voltajes y pulsos eléctricos.
  • Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc.
  • Garantizar la conexión, pero no la fiabilidad de ésta.

Esta capa solamente reconoce bits individuales, no reconoce caracteres ni tramas multicaracter.

MODELO TCP/IP
El segundo modelo mayor de estratificación por capas no se origina de un comité de estándares, sino que proviene de las investigaciones que se realizan respecto al conjunto de protocolos de TCP/IP. Con un poco de esfuerzo, el modelo OSI puede ampliarse y describir el esquema de estratificación por capas del TCP/IP, pero los presupuestos subyacentes son lo suficientemente distintos para distinguirlos como dos diferentes.

Aunque el modelo de referencia OSI sea universalmente reconocido, el estandar abierto de Internet desde el punto de vista histórico y técnico es el Protocolo de control de transmisión/Protocolo Internet (TCP/IP). El modelo de referencia TCP/IP y la pila de protocolo TCP/IP hacen que sea posible la comunicación entre dos computadores, desde cualquier parte del mundo, a casi la velocidad de la luz. TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware, proporcionando una abstracción total del medio.

El Departamento de Defensa de EE.UU. creó el modelo TCP/IP porque necesitaba una arquitectura que pudiera conectar múltiples redes y que tuviera la capacidad de mantener conexiones aun cuando una parte de la subred esté dañada o perdida, lo que podría ocurrir por ejemplo en caso de una guerra nuclear. Y necesitaba una arquitectura de red de este tipo porque cuando se produjo la invasión de Granada por las tropas de EEUU las diferentes redes de las Fuerzas Aéreas, la Armada y el Ejercito de Tierra no fueron capaces de comunicarse entre sí, debido a que cada una de ellas poseía una arquitectura propietaria de empresas diferentes: IBM, Unisys, etc.

Este problema de diseño de difícil solución fue lo que llevó al desarrollo del proyecto ARPANET, promovido y financiado por el DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), sección del Departamento de Defensa dedicada a la investigación. Dicho proyecto comenzó en los años 60, y en 1972 surgió de él el modelo de comunicación entre ordenadores de diferentes redes basado en el intercambio de paquetes. En la creación de dicho modelo de comunicación estaban implicadas varias universidades americanas, que modificaron el mismo creando un sistema propio, que pasó a llamarse Internetting, que cuando se fue ampliando a redes cada vez mayores se transformó en Internet. Y su base fué el modelo TCP/IP, que desde entonces se transformó en el estándar a partir del cual se desarrolló la Red de redes.

El modelo TCP/IP está basado en el tipo de red packet-switched (de conmutación de paquetes), y tiene cuatro capas: la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de Internet y la capa de red. Es importante observar que algunas de las capas del modelo TCP/IP poseen el mismo nombre que las capas del modelo OSI, aunque no se corresponden exactamente unas con otras, por lo que no deben confundirse.

CAPAS DEL MODELO TCP/IP

 

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CAPA DE APLICACIÓN: Los diseñadores de TCP/IP sintieron que los protocolos de nivel superior deberían incluir los detalles de las capas de sesión y presentación. Simplemente crearon una capa de aplicación que maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo. El modelo TCP/IP combina todos los aspectos relacionados con las aplicaciones en una sola capa y da por sentado que estos datos están correctamente empaquetados para la siguiente capa.

CAPA DE TRANSPORTE: Permite que capas pares en los host de fuente y destino puedan conversar. La capa de transporte se refiere a los aspectos de calidad del servicio con respecto a la confiabilidad, el control de flujo y la corrección de errores. Utiliza pues los servicios de la capa de red para proveer un servicio eficiente y confiable a los procesos de la capa de aplicación.

El hardware y el software dentro de la capa de transporte se denominan entidad de transporte, y pueden estar en el kernel, en un proceso de usuario, en una tarjeta, etc. En esta capa se produce la segmentación de los datos producidos en la capa de Aplicación en unidades de menor tamaño, denominadas paquetes o datagramas. Un datagrama es un conjunto de datos que se envía como un mensaje independiente.

La capa de transporte no se preocupa de la ruta que van a seguir los datos para llegar a su destino final. Simplemente considera que la comunicación entre ambos extremos está ya establecida y la utiliza.

CAPA DE INTERNET O DE RED: El propósito de la capa de Internet es enviar paquetes origen desde cualquier red en Internetwork de redes y que estos paquetes lleguen a su destino independientemente de la ruta y de las redes que se utilizaron para llegar hasta allí.

En esta capa se produce la determinación de la mejor ruta y la conmutación de paquetes. Durante su transmisión los paquetes pueden ser divididos en fragmentos, que se montan de nuevo en el destino. Para poder enrutar los datagramas de la capa de Transporte, éstos se encapsulan en unidades independientes, en las que se incorporan diferentes datos necesarios para el envío, como dirección de origen del datagrama, dirección de destino, longitud del mismo, etc.

En una comunicación con arquitectura TCP/IP ambos host pueden introducir paquetes en la red, viajando estos independientemente de cual sea su destino. Por ello, no hay garantía ninguna de entrega de los paquetes ni de orden en los mismos.

CAPA DE ACCESO A LA RED: El nombre de esta capa es muy amplio y se presta a confusión. También se denomina capa de host a red. Es la capa que se ocupa de todos los aspectos que requiere un paquete IP para realizar realmente un enlace físico y luego realizar otro enlace físico. Esta capa incluye los detalles de tecnología de LAN y WAN y todos los detalles de las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.

Uno de los principales elementos que maneja esta capa es el de las direcciones físicas, números únicos de 6 bytes asignados a cada tarjeta de red, y que son el medio principal de localización de un host dentro de una red. Cada tarjeta tiene un número identificador, cuyos 3 primeros bytes son asignados por el fabricante de la misma, mientras que los otros 3 se asignan de forma especial. Cuando un host debe enviar un paquete a otro de su red busca a éste mediante su número de tarjeta de red (dirección física).

COMPARACIÓN OSI – TCP/IP
Si comparamos el modelo OSI y el modelo TCP/IP, observaremos que ambos presentan las siguientes similitudes y diferencias:

Compraración:

  •  Ambos se dividen en capas o niveles.
  •  Ambos tienen capas de aplicación, aunque incluyen servicios muy distintos.
  •  Se supone que la tecnología es de conmutación de paquetes (no de conmutación de circuitos).
  •  Los profesionales de networking deben conocer ambos: OSI como modelo; TCP/IP como arquitectura real.

Diferencias:

  •  OSI distingue de forma clara los servicios, las interfaces y los protocolos. TCP/IP no lo hace así, no dejando de forma clara esta separación.
  •  Servicio: lo que una capa hace.
  • Interfaz: como se pueden acceder a los servicios.
  •  Protocolo: implementación de los servicios.
  •  OSI fue definido antes de implementar los protocolos, por lo que algunas funcionalidades necesarias fallan o no existen. En cambio, TCP/IP se creó después que los protocolos, por lo que se amolda a ellos perfectamente.
  •  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 Internet, de modo que la credibilidad del modelo TCP/IP se debe en gran parte a sus protocolos. En comparación, no se crean redes a partir de protocolos específicos relacionados con OSI, aunque todo el mundo utiliza el modelo OSI como guía.

PROTOCOLOS TCP/IP
El diagrama que aparece en la siguiente figura se denomina gráfico de protocolo. Este gráfico ilustra algunos de los protocolos comunes especificados por el modelo de referencia TCP/IP.

TCP-IP Protocolos

 

CAPA DE APLICACION

En la capa de Aplicación, se encuentran los siguientes protocolos:

1. FTP: File Transfer Protocol (Protocolo de transporte de archivos). Este protocolo permite el acceso al sistema de directorios de un ordenador remoto y el envío y la descarga de ficheros de ellos. Como medida de seguridad, el acceso a dichos directorios está protegido por un sistema de control de acceso de tipo usuario-password.

2. TELNET: Protocolo de servicio de conexión remota (remote login). Es un emulador de terminal que permite acceder a los recursos y ejecutar programas en un ordenador remoto; es decir, nos permite conectarnos a un equipo remoto y actuar sobre él como si estuviéramos físicamente conectados al mismo.

3. HTTP: Hypertext Transfer protocol (Protocolo de transferencia de hipertexto). Proporciona el servicio de páginas web, mediante el cual podemos solicitar éstas a un servidor web y visualizarlas en los navegadores clientes.

4. SMTP: Simple Mail transport protocol (Protocolo de transporte de correo simple). Proporciona el servicio de correo electrónico, permitiendo enviar mensajes a otros usuarios de la red. Estos mensajes se envían primero a unos equipos servidores especiales, desde los cuales pueden ser descargados por el destinatario final.

5. DNS: Domain Name Service (Servicio de nombre de dominio). Proporciona el servicio de traducción de nombres de dominio en direcciones IP reales.

6. TFTP:Trival File transport protocol (Protocolo de transporte de archivo trivial). 

El modelo TCP/IP enfatiza la máxima flexibilidad, en la capa de aplicación, para los diseñadores de software.

CAPA DE TRANSPORTE

Las funciones principales de la capa de transporte son regular el flujo de información para garantizar la conectividad de extremo a extremo entre aplicaciones de host de manera confiable y precisa. El control de extremo a extremo, que suministran las ventanas deslizantes, y la confiabilidad proporcionada por el uso de números de secuencia y acuses de recibo son las funciones principales de la Capa 4.

En la Capa de Transporte aparecen dos protocolos principales:

1. El Protocolo para el Control de la Transmisión (TCP): Que ofrece maneras flexibles y de alta calidad para crear comunicaciones de red confiables, sin problemas de flujo y con un nivel de error bajo. Para ello, en el host fuente parte el flujo de bits en mensajes discretos y los envía, mientras que en el host destino los recibe y los monta de nuevo para crear el flujo original, manejando el control de flujo de la transmisión. Las conexiones TCP son punto a punto y full dúplex, caracterizándose éste último tipo porque en ellas se permite una transferencia concurrente en ambas direcciones, con lo que en realidad existen dos flujos independientes que se mueven en direcciones opuestas y sin ninguna interacción aparente. Este hace que se reduzca eficazmente el tráfico en la red.

2. El Protocolo de Datagrama de Usuario (UDP): Protocolo no confiable y no orientado a conexión para la entrega de mensajes discretos. En este caso los paquetes enviados mediante el protocolo IP reciben el nombre específico de datagramas, y estos se envían y ya está; no se realiza una conexión definida entre los host ni un control de los paquetes enviados y recibidos. Los datagramas se rutean independientemente, por lo que deben llevar las dirección completa de destino.

CAPA DE INTERNET O RED

En la capa de Internet o red del modelo TCP/IP existe solamente un protocolo, el protocolo Internet (IP), independientemente de la aplicación que solicita servicios de red o del protocolo de transporte que se utiliza. Esta es una decisión de diseño deliberada. IP sirve como protocolo universal que permite que cualquier computador en cualquier parte del mundo pueda comunicarse en cualquier momento, y es la base fundamental de Internet.

El protocolo IP define las unidades de transferencia de datos, denominadas paquetes o datagramas, y se encarga de su transferencia desde el host origen al host destino. Se implementa por software. El papel de la capa IP es averiguar cómo encaminar paquetes o datagramas a su destino final, lo que consigue mediante el protocolo IP. Para hacerlo posible, cada interfaz en la red necesita una dirección IP. Una dirección IP identifica un host de forma única. Dos host no pueden tener una misma dirección IP pública, pero si pueden tener la misma IP si pertenecen a dos redes privadas diferentes.

El protocolo IP no está orientado a conexión y no es confiable, ya que manda paquetes (datagramas) sin contar con mecanismos de verificación de entrega y sin comprobación de errores. Afortunadamente, el protocolo superior, TCP, se encarga de corregir estas debilidades. En cuanto al ruteo o direccionamiento de los datagramas, se puede realizar paso a paso por todos los nodos o mediante tablas de rutas estáticas o dinámicas.

Este protocolo es usado por los de la capa de transporte para encaminar los datos a su destino, siendo ésta su misión última, por lo que no se preocupa de la integridad de la información que contienen los paquetes. Para poder direccionar los datagramas, IP introduce una nueva cabecera en los mismos, armada por 160 bits, y que contiene diferentes datos necesarios para poder enrutar los paquetes, como la longitud de la cabecera, la longitud total del datagrama, un número de identificación, tipo de protocolo al que pertenece el datagrama, campo de comprobación (checksum), dirección de origen, dirección de destino, etc.

A pesar de ser el protocolo IP el único encargado del direccionamiento a nivel general, a nivel interno existe otro protocolo ampliamente usado, el RIP (Protocolo de Información de Ruteo), conocido también por el programa que lo implementa, el Route Daemon. Es consecuencia directa de la implementación del ruteo vectro-distancia en redes locales, y divide las máquinas participantes en el proceso de ruteo en activas y pasivas. Los routers activos anuncian sus rutas a los otros difundiendo un mensaje cada 30 segundos, mensaje que contiene información tomada de la base de datos de ruteo actualizada. Las máquinas pasivas listan y actualizan sus rutas en base a estos mensajes.

CAPA DE ACCESO A LA RED

Como TCP/IP no especifica claramente un protocolo de nivel de enlace de datos, eran necesarios un mecanismos para traducir las direcciones IP a direcciones que entendieran el software de capa de enlace de datos por sobre el que corre TCP/IP y para controlar posibles errores a nivel de subred. Por eso se introdujeron protocolos específicos, entre los que destacan:

1. ICMP (Protocolo de Mensajes de Control y Error de Internet): Es de características similares a UDP, pero con un formato mucho más simple, y su utilidad no está en el transporte de datos de usuario, si no en controlar si un paquete no puede alcanzar su destino, si su vida ha expirado, si el encabezamiento lleva un valor no permitido, si es un paquete de eco o respuesta, etc. Es decir, se usa para manejar mensajes de error y de control necesarios para los sistemas de la red, informando con ellos a la fuente original para que evite o corrija el problema detectado. ICMP proporciona así una comunicación entre el software IP de una máquina y el mismo software en otra.

2. ARP (Protocolo de Resolución de Direcciones): Una vez que un paquete llega a una red local mediante el ruteo IP, la entrega del mismo al host destino se debe realizar forzosamente mediante la dirección MAC del mismo (número de la tarjeta de red), por lo que hace falta algún mecanismo capaz de transformar la dirección IP que figura como destino en el paquete en la dirección MAC equivalente, es decir, de obtener la relación dirección lógica-dirección física. Esto sucede así porque las direcciones Ethernet y las direcciones IP son dos números distintos que no guardan ninguna relación entre ellos. De esta labor se encarga el protocolo ARP, que en las LAN equipara direcciones IP con direcciones Ethernet (de 48 bits) de forma dinámica, evitando así el uso de tablas de conversión. Mediante este protocolo una máquina determinada (generalmente un router de entrada a la red o un swicht) puede hacer un broadcast mandando un mensaje, denominado petición ARP, a todas las demás máquinas de su red para preguntar qué dirección local pertenece a alguna dirección IP, siendo respondido por la máquina buscada mediante un mensaje de respuesta ARP, en el que le envía su dirección Ethernet. Una vez que la máquina peticionaria tiene este dato envía los paquetes al host destino usando la dirección física obtenida.

3. RARP (ARP por Réplica): Permite que una máquina que acaba de arrancar con o sin disco pueda encontrar su dirección IP desde un servidor. Para ello utiliza el direccionamiento físico de red, proporcionando la dirección hardware física (MAC) de la máquina de destino para identificar de manera única el procesador, transmitiendo por difusión la solicitud RARP. Una vez que la máquina obtiene su dirección IP la guarda en memoria, y no vuelve e usar RARP hasta que no se inicia de nuevo.

FUNCIONAMIENTO DE CSMA/CD
Una estación que desea transmitir escucha primero el medio para determinar si existe alguna otra transmisión en curso (sensible a la portadora). Si el medio se está usando, la estación debe esperar. En cambio, si éste se encuentra libre, la estación puede transmitir.

Puede suceder que dos o más estaciones intenten transmitir aproximadamente al mismo tiempo, en cuyo caso se producirá colisión (los datos de ambas transmisiones interfieren y no se reciben con éxito) y para solucionar esto, una estación aguarda una cantidad de tiempo razonable después de transmitir en espera de una confirmación, teniendo en cuenta el retardo de propagación máximo del trayecto de ida y vuelta y el hecho de que la estación que confirma debe competir también por conseguir el medio para responder. Si no llega la confirmación, la estación supone que se ha producido colisión y retransmite.

Cuando colisionan dos tramas , el medio permanece libre durante la transmisión de ambas. La capacidad desaprovechada, en comparación con el tiempo de propagación, puede ser considerable para tramas largas. Este desaprovechamiento puede reducirse si una estación continúa escuchando el medio mientras dura la transmisión, lo que conduce a las siguientes reglas para la técnica CSMA/CD:

1. Transmite si el medio está libre , y si no se aplica la regla 2.
2. Si el medio se encuentra ocupado, la estación continúa escuchando hasta que el canal se detecta libre en cuyo caso transmite inmediatamente.
3. Si se detecta una colisión durante la transmisión, las estaciones transmiten una señal corta de interferencia para asegurarse de que todas las estaciones constatan la producción de colisión y cesan de transmitir.
4. Después de transmitir la señal de interferencia se espera una cantidad de tiempo aleatorio tras lo que intenta transmitir de nuevo.

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