Capitulo 3

Protocolos y comunicacion de Red

Reglas de la comunicacion

Protocolos y estandares de red

Transferencia de datos en la red

Protocolos

Aspectos basicos de la comunicacion

Una red puede ser tan compleja como los dispositivos conectados a través de Internet, o tan simple como dos PC conectadas directamente entre sí mediante un único cable, o puede tener cualquier grado de complejidad intermedia. Las redes pueden variar en lo que respecta al tamaño, la forma y la función. Sin embargo, realizar simplemente la conexión física por cable o inalámbrica entre los terminales no es suficiente para habilitar la comunicación.

Establecimiento de reglas

Antes de comunicarse entre sí, las personas deben utilizar reglas o acuerdos establecidos que rijan la conversación.

Estas reglas, o protocolos, deben respetarse para que el mensaje se envíe y comprenda correctamente. Los protocolos deben dar cuenta de los siguientes requisitos:

Un emisor y un receptor identificados

Idioma y gramática común

Velocidad y momento de entrega

Requisitos de confirmación o acuse de recibo

Codificación de los mensajes

La codificación es el proceso mediante el cual la información se convierte en otra forma aceptable para la transmisión.

La codificación también tiene lugar en la comunicación por computadora, la codificación entre hosts debe tener el formato adecuado para el medio. El host emisor, primero convierte en bits los mensajes enviados a través de la red.

Suites de protocolos

Organizaciones de estandarizaciones

Modelos de referencias

Reglas que rigen las comunicaciones

Un grupo de protocolos interrelacionados que son necesarios para realizar una función de comunicación se denomina suite de protocolos. Los hosts y los dispositivos de red implementan las suites de protocolos en software, hardware o ambos.

Protocolos de red

A nivel humano, algunas reglas de comunicación son formales y otras simplemente sobreentendidas o implícitas, basadas en los usos y costumbres. Para que los dispositivos se puedan comunicar en forma exitosa, un nuevo conjunto de protocolos de red debe describir los requerimientos e interacciones precisos. Los protocolos de red definen un formato y un conjunto de reglas comunes para intercambiar mensajes entre dispositivos.

Interacción de protocolos

La comunicación entre un servidor web y un cliente web es un ejemplo de interacción entre varios protocolos.

HTTP: es un protocolo de aplicación que rige la forma en que interactúan un servidor web y un cliente web. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas intercambiadas entre el cliente y el servidor.

TCP: es el protocolo de transporte que administra las conversaciones individuales. TCP divide los mensajes HTTP en partes más pequeñas, llamadas “segmentos”.

IP: es responsable de tomar los segmentos formateados del TCP, encapsularlos en paquetes, asignar las direcciones apropiadas y seleccionar la mejor ruta al host de destino.

Ethernet: es un protocolo de acceso a la red que describe dos funciones principales: la comunicación a través de un enlace de datos y la transmisión física de datos en los medios de red.

Suites de protocolos y estándares del sector

Una suite de protocolos es un grupo de protocolos que trabajan en forma conjunta para proporcionar servicios integrales de comunicación de red. Las suites de protocolos pueden estar especificadas por una organización de estandarización o pueden ser desarrolladas por un proveedor.

Desarrollo de TCP/IP

La primera red de conmutación de paquetes, antecesora de Internet actual, fue la red Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET), que tuvo su origen en 1969 al conectar PC centrales en cuatro ubicaciones. ARPANET fue fundada por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos para que se utilice en universidades y en laboratorios de investigación.

Conjunto del protocolo TCP/IP

En la actualidad, la suite del protocolo TCP/IP incluye muchos protocolos, como se muestra en la figura. Haga clic en cada protocolo para ver su descripción y traducción de los acrónimos. Los protocolos individuales se organizan en capas mediante el modelo de protocolo TCP/IP: aplicación, transporte, Internet y capas de acceso a la red. Los protocolos TCP/IP son específicos de las capas Aplicación, Transporte e Internet.

Normas abiertas

Los estándares abiertos fomentan la interoperabilidad, la competencia y la innovación. También garantizan que ningún producto de una sola empresa pueda monopolizar el mercado o tener una ventaja desleal sobre la competencia.

Estándares de Internet

Sociedad de Internet (ISOC): es responsable de promover el desarrollo, la evolución y el uso abiertos de Internet en todo el mundo.

Consejo de Arquitectura de Internet (IAB): es responsable de la administración y el desarrollo general de los estándares de Internet.

Grupo de trabajo de ingeniería de Internet (IEFT): desarrolla, actualiza y mantiene las tecnologías de Internet y de TCP/IP. Esto incluye el proceso y documentación para el desarrollo de nuevos protocolos y la actualización de los protocolos existentes, conocidos como documentos de petición de comentarios (RFC).

Grupo de trabajo de investigación de Internet (IRTF): está enfocado en la investigación a largo plazo en relación con los protocolos de Internet y TCO/IP, como los grupos Anti-Spam Research Group (ASRG), Crypto Forum Research Group (CFRG) y Peer-to-Peer Research Group (P2PRG).

Organizaciones de estandarización de comunicaciones y electrónica

Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE)

Asociación de Industrias Electrónicas (EIA)

Asociación de las Industrias de las Telecomunicaciones (TIA)

Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T)

Beneficios del uso de un modelo en capas

Los beneficios por el uso de un modelo en capas para describir protocolos de red y operaciones incluyen lo siguiente:

Ayuda en el diseño de protocolos, ya que los protocolos que operan en una capa específica tienen información definida según la cual actúan, y una interfaz definida para las capas superiores e inferiores.

Fomenta la competencia, ya que los productos de distintos proveedores pueden trabajar en conjunto.

Evita que los cambios en la tecnología o en las funcionalidades de una capa afecten otras capas superiores e inferiores.

Proporciona un lenguaje común para describir las funciones y capacidades de red.

El modelo de referencia OSI

El modelo OSI proporciona una amplia lista de funciones y servicios que se pueden presentar en cada capa. También describe la interacción de cada capa con las capas directamente por encima y por debajo de él. Los protocolos TCP/IP que se analizan en este curso se estructuran en torno a los modelos OSI y TCP/IP. Haga clic en cada capa del modelo OSI para ver los detalles.

El modelo de protocolo TCP/IP

El modelo de protocolo TCP/IP para comunicaciones de internetwork se creó a principios de la década de los setenta y se conoce con el nombre de modelo de Internet. Como se muestra en la figura, define cuatro categorías de funciones que deben ocurrir para que las comunicaciones se lleven a cabo correctamente. La arquitectura de la suite de protocolos TCP/IP sigue la estructura de este modelo. Por esto, es común que al modelo de Internet se le conozca como modelo TCP/IP.

Encapsulamiento de datos

Acceso a los datos

Segmentación del mensaje

Un método mejor es dividir los datos en partes más pequeñas y manejables para enviarlas por la red. La división del flujo de datos en partes más pequeñas se denomina segmentación. La segmentación de mensajes tiene dos beneficios principales.

Primero, al enviar partes individuales más pequeñas del origen al destino, se pueden intercalar diversas conversaciones en la red, llamadas multiplexión. Haga clic en cada botón de la figura 1 y, a continuación, haga clic en el botón Reproducir para ver las animaciones de segmentación y de multiplexión.

La segmentación puede aumentar la eficiencia de las comunicaciones de red. Si parte del mensaje no logra llegar al destino debido a una falla en la red o a congestión, solo se deben retransmitir las partes faltantes.

Unidades de datos de protocolo

Mientras los datos de la aplicación bajan a la pila del protocolo y se transmiten por los medios de la red, se agrega diversa información de protocolos en cada nivel. Esto comúnmente se conoce como proceso de encapsulamiento.

Ejemplo de encapsulamiento

Cuando se envían mensajes en una red, el proceso de encapsulamiento opera desde las capas superiores hacia las capas inferiores. En cada capa, la información de la capa superior se considera como datos en el protocolo encapsulado. Por ejemplo, el segmento TCP se considera como datos en el paquete IP.

Direcciones de red

La capa de red y la capa de enlace de datos son responsables de enviar los datos desde el dispositivo de origen o emisor hasta el dispositivo de destino o receptor. Como se muestra en la figura 1, los protocolos de las dos capas contienen las direcciones de origen y de destino, pero sus direcciones tienen objetivos distintos.

Direcciones de enlaces de datos

La dirección física de la capa de enlace de datos, o capa 2, tiene una función distinta. Su propósito es enviar la trama de enlace de datos desde una interfaz de red hasta otra interfaz de red en la misma red.

El paquete IP se encapsula en una trama de enlace de datos que contiene información de enlace de datos, como la siguiente:

Dirección de enlace de datos de origen: la dirección física de la NIC del dispositivo que envía la trama de enlace de datos.

Dirección de enlace de datos de destino: la dirección física de la NIC que recibe la trama de enlace de datos. Esta dirección es el router del salto siguiente o el dispositivo de destino final.

Dispositivos en la misma red

Para comprender la forma en que los dispositivos se comunican en la red, es importante entender las funciones de las direcciones de la capa de red y de las direcciones del enlace de datos.

Función de las direcciones de la capa de red

Las direcciones de la capa de red, o direcciones IP, indican el origen y el destino final. Un paquetes IP contienen dos partes:

Porción de red: la sección más a la izquierda de la dirección que indica la red de la que es miembro la dirección IP. Todos los dispositivos de la misma red tienen la misma porción de red de la dirección.

Porción de host: la sección restante de la dirección que identifica a un dispositivo específico en la red. La sección de host es única para cada dispositivo en la red.