Arquitectura TCP/IP. Descripción y funciones de los distintos niveles
TCP/IP consiste en una compleja Arquitectura de red desarrollada en los años 70 por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, que incluye varios protocolos agrupados en capas, siendo sin lugar a dudas, la más utilizada en el mundo, ya que es la base de las comunicaciones de Internet.
Su función principal es enlazar y comunicar distintos equipos informáticos en redes de área local (LAN) y área extensa (WAN). TCP determina el control del flujo y los acuse de recibo del intercambio de paquetes, mientras IP identifica el origen y destino según se envían los paquetes por la red.
Los protocolos resultan determinantes en una red, ya que todos los hosts deben hablar el mismo lenguaje, es decir, utilizar o compartir un mismo Protocolo. En caso contrario, no podrían comunicarse, resultando inviable la conexión.
Esquema de una red cualquiera con varios equipos y dispostivos
La aceptación y popularidad que ha alcanzado dicha Arquitectura se debe a algunas de las siguientes características:
- Se desarrolló como un estándar abierto. Cualquier persona podía usar TCP/IP y contribuir a su avance y desarrollo.
- Es independiente a los fabricantes y marcas comerciales.
- Soporta diferentes tecnologías de redes.
- Permite interconectar distintas tecnologías y fabricantes.
- Compatible con múltiples dispositivos relacionados con la informática, telecomunicaciones y electrónica (smartphones, ordenadores, videoconsolas, etc.).
El Protocolo TCP/IP se compone de cuatro capas o niveles.
- Capa de acceso a la red.
- Capa de Internet.
- Capa de
- Capa de aplicación.
Nivel físico
En el nivel físico se definen las características eléctricas y mecánicas de los elementos de interconexión de la red necesarios para realizar y mantener la conexión físicamente.
Engloba el método de transmisión que se va emplear y los elementos que hacen posible el enlace físicamente. Los medios de transmisión se deben seleccionar en función del tipo de red, la cantidad de hosts necesarios y la velocidad a la que sea necesario transmitir los datos.
Acceso a la red: Diferentes medios de transmisión dependiendo de la red.
Nota! Se incluyen aquí ordenadores, servidores, cables, elementos de interconexión, equipos de comunicaciones y todos aquellos componentes que formen parte de la red.
Diferentes medios de transmisión dependiendo de tipo de red
Equpamiento para redes domésticas o de pequeñas empresas
Equipamiento para redes empresariales
Nivel de acceso a la red
Es la capa de inferior jerarquía en el Protocolo TCP/IP. El nivel de acceso a la red se refiere a la tecnología utilizada en una red. Puntualiza a los hosts que se tienen que conectar a la red mediante el mismo Protocolo para que puedan recibir paquetes IP. Por otra parte, también se encarga de la asignación de direcciones IP a las direcciones físicas y del encapsulamiento de los paquetes IP en tramas.
Este Protocolo no está muy definido, ya que varía de unos hosts a otros y de unas redes a otras, dependiendo de la tecnología utilizada.
La tecnología más utilizada es el sistema Ethernet, el cual se utiliza en redes de área local (LAN). Dependiendo de las características de los dispositivos y del cableado (par trenzado, fibra óptica, coaxial, etc.) de que se disponga,la velocidad de transmisión de datos puede ser de 10 Mbps (Ethernet), 100 Mbps (Fast Ethernet)o 1000 Mbps (Gigabit Ethernet).
Nota! El cableado puede ser de par trenzado, de fibra óptica, coaxial, etc.
Las redes de área local inalámbricas (WLAN) utilizan una tecnología de frecuencia de radio (RF), que cumple con los estándares IEEE 802.11 y utilizan las bandas 2.4 GHz y 5 GHz permitiendo una velocidad de 1 a 540 Mbps.
Equipos conectados a través de red LAN y WLAN
Nivel de Internet
Es la capa más importante de la Arquitectura. Su objetivo es permitir que los hosts envíen paquetes (Información) a la red y los hagan viajar de forma independiente a su destino. Es posible que estos lleguen desordenados, ya que durante el viaje pueden atravesar distintas redes, pero la función de ordenarlos corresponde a capas más altas.
El primer paso que se realiza en el nivel de Internet consiste en numerar cada paquete con la dirección del Host de destino y destinatario.
A continuación, asegura la consistencia del paquete. El emisor del paquete genera una especia de “firma” basada en el contenido del mensaje. Y el receptor al recibir el paquete genera su propia “firma”, la cual es enviada al emisor del paquete. Si ambas firmas coinciden, es altamente probable que el mensaje recibido sea correcto.
En la capa de Internet también se pueden realizar algunas instrucciones que determinan ciertas funcionalidades de la red, siendo el Protocolo ICMP el Protocolo de control más destacado.
El Protocolo más importante de esta capa es IP (Internet Protocol o Protocolo de Internet). Este se encarga de enrutar paquetes, es decir, buscar una ruta hacia el destino.
Otros protocolos de la capa de Internet son ARP y RARP.
Nivel de transporte
La capa de transporte se encarga de establecer una conversación entre el origen y el destino sin importar el contenido de los datos. Entre sus funciones se encuentran la corrección de errores, el control de flujo y la confiabilidad de la conexión.
Los principales protocolos de la capa de transporte son TCP y UDP. TCP utiliza de recibo para garantizar al Host emisor la recepción de la Información enviada. En ocasiones puede no ser necesario el acuse de recibo, ya que disminuye la velocidad de transferencia. En este caso UDP puede resultar el Protocolo de transporte más adecuado. No garantiza que la Información llegue a su destino, pero existe una probabilidad muy alta de que así sea.
Ejemplo
Un ejemplo de UDP es la radio por Internet. Si se pierde alguna parte del mensaje, este no se vuelve a enviar, escuchándose una breve pausa en el sonido.
Nivel de aplicaciones
Es la capa de nivel superior del modelo TCP/IP. En este nivel se implementan las funcionalidades que se pretenden alcanzar, manejando aspectos como la representación, codificación y control del diálogo.
Se recogen los protocolos que ofrecen funcionalidades directas al usuario. Algunos de ellos son:
- Telnet. Se utiliza para conexiones terminales remotas.
- FTP. Transfiere archivos entre hosts de la red de manera confiable.
- DNS. Convierte los nombres de los hosts o URL en direcciones IP.
- SMTP. Es el Protocolo de transferencia de correo más utilizado.
- DHCP. Asigna automáticamente una IP a un Host.
- HTTP. Transmite páginas web a través de la red.
Libro: Administración de Redes Telemáticas: MF0230_3. David Arboledas Brihuega
Nivel Físico
En el nivel físico se definen las características del medio, su naturaleza, el tipo de señales, la velocidad de transmisión y la codificación, entre otras. Es el nivel más cercano a la transmisión física de los datos.
Nivel de Enlace
- El nivel de acceso a la red se refiere a la tecnología empleada en una red.
- Detalla los hosts que han de conectarse mediante el mismo Protocolo para que puedan recibir los paquetes.
- Asigna las direcciones IP a las direcciones físicas y se encarga del encapsulamiento de los paquetes IP en tramas.
- Define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos.
Nivel de Internet
Esta capa permite que los anfitriones conectados a una red puedan enviar paquetes y que estos puedan llegar de forma independiente a su destino.
- El Protocolo más importante es IP
Nivel de Transporte
La capa de transporte es la encargada de establecer las conversaciones entre el origen y el destino sin considerar el contenido de los paquetes enviados.
Funciones:
- Control de flujo
- Corrección de errores
- Confiabilidad de la conexión
Los protocolos más importantes son TCP y UDP
- TCP: Protocolo de control de transmisión, garantiza mediante acuses de recibo, que los datos serán entregados a su destino sin errores y en el mismo orden.
- UDP: Protocolo de Datagrama de usuario, está orientado a mensajes. Generalmente es un Protocolo que se utiliza en la transmisión de video y y voz.
Nivel de Aplicación
Es el último nivel, maneja protocolos de alto nivel, aspectos de representación, codificación y control de diálogo.
Algunos de los protocolos más importantes son:
- FTP. Transferencia de archivos
- HTTP. Transferencia de hipertexto
- DNS. Sistema de nombres de dominio
- DHCP: Configuración dinámica de Host
- SMTP. Transferencia simple de correo electrónico
