TCP / IP (Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet)es un conjunto de reglas y estándares que definen cómo los dispositivos intercambian información en una red.
A diferencia del modelo teórico OSI (Interconexión de Sistemas Abiertos), que divide la comunicación en 7 niveles, TCP / IP utiliza 4:
capa de enlace,
Capa interred/red (IP),
capa de transporte (TCP / UDP),
capa de aplicación (capa de aplicación).
Aunque ambos modelos describen la interacción entre dispositivos en la red, surgieron independientemente unos de otros y tienen una estructura y propósito únicos.
El modelo OSI, al igual que el modelo TCP/IP, cubre todos los aspectos de la comunicación, pero debido a su complejidad y naturaleza académica, no se ha aplicado ampliamente en la práctica.
Y gracias a su flexibilidad y eficiencia, la pila TCP/IP se ha convertido en la columna vertebral de la Internet moderna. Sin embargo, algunas instrucciones y documentación a menudo prefieren describir los sistemas desde el punto de vista de OSI, ya que sigue siendo el principal en el estudio de la teoría, con una función educativa.
¿Cuáles son sus conexiones y diferencias?
OSI es un intento de crear un estándar universal con una estricta diferenciación de funciones. TCP / IP es el resultado de una adaptación práctica basada en soluciones de ingeniería desarrolladas en condiciones reales.
OSI se desarrolló en paralelo con el crecimiento de Internet, donde la pila TCP/IP ya estaba implementada y, por lo tanto, dominada. Los intentos de reemplazarlo con el modelo OSI fallaron porque no se admitían nuevos protocolos (por ejemplo, CLNP en lugar de IP).
OSI asumió una estandarización centralizada, mientras que TCP / IP se basó en soluciones descentralizadas de «prueba» (por ejemplo, separación de tareas entre IP y TCP).
TCP / IP resultó ser más fácil de implementar y escalar, y sus protocolos, como HTTP y FTP, asumieron las funciones que realizaban las capas individuales en OSI, por ejemplo, representative o session.
| Número de capas | 7 (hay niveles tales como sesión, representante,etc.) | 4 (capas expandidas que incluyen funciones de varias capas OSI) |
| Nombramiento | Un modelo teórico para el aprendizaje | La pila de trabajo de protocolos de red |
| Protocolos (ejemplos) | CLNP, ES-IS, TP0/TP4 | IP, TCP, UDP, HTTP, DNS |
| Direccionamiento | Direcciones complejas (NSAP) | Direcciones IP Simples |
| Manejo de errores | En cada nivel | Basado en la capa de transporte (TCP) |
Cómo funciona TCP / IP
La arquitectura TCP / IP se describe en el estándar RFC 1122, que es uno de los muchos documentos técnicos del IETF que regulan el funcionamiento de Internet.
En este estándar, el modelo TCP/IP consta de cuatro niveles. Aunque, por ejemplo, Andrew Tanenbaum en el libro «Redes de computadoras» divide el nivel inferior en dos canales y físico.
Las principales tareas de la pila TCP/IP
Fragmentación de la información: Los datos se dividen en paquetes para facilitar la transmisión.
Enrutamiento: Elección de la ruta óptima entre emisor y receptor.
Comprobación de integridad: Corrección de errores y retransmisión de datos perdidos.
Gestión de conexiones: instalación, mantenimiento y terminación de la comunicación entre nodos.
Niveles de Modelo TCP/IP
Como se señaló anteriormente, el modelo TCP/IP consta de cuatro niveles principales, cada uno de los cuales realiza funciones específicas.:
Nivel de canal
Es responsable de la transmisión de datos dentro de una sola red física o un segmento separado de ella. Regula la forma en que los dispositivos interactúan con un canal de transmisión, como Ethernet o Wi-Fi. Detecta y corrige los errores que se producen durante la transmisión en la capa física. Las principales tareas de la capa de canal.:
Creación de tramas: La información se agrupa en unidades estructuradas-tramas (LLC, HDLC, PPP, protocolos Ethernet, etc.)- para enviar a través de un medio físico. Se utiliza un sistema de direccionamiento, donde las direcciones MAC sirven como identificadores de dispositivos.
Acceso al entorno: Se instalan mecanismos que determinan el orden en el que los dispositivos son capaces de transferir datos, lo que ayuda a evitar conflictos durante la transmisión simultánea. La capa de canal también es responsable de la correcta entrega de tramas al destinatario. Entre los protocolos a este nivel: ARP-asigna direcciones IP a direcciones MAC.
Control de integridad de los datos: Se utilizan métodos de verificación, como el cálculo de la suma de comprobación, para detectar datos dañados durante la transmisión.
La capa interred
La capa, que también se denomina capa de red, es responsable de mover paquetes entre diferentes redes. Se basa en el protocolo IP, que proporciona enrutamiento y direccionamiento único de dispositivos. Funciones clave de la capa interred:
Identificación del dispositivo: A cada dispositivo de la red se le asigna una dirección IP única para identificar de manera única su posición en la estructura general de la red.
Enrutamiento: Determina la ruta óptima para que los paquetes viajen del remitente al destinatario, teniendo en cuenta las posibles transiciones a través de diferentes redes.
Fragmentación y recuperación: Si es necesario, los paquetes grandes se dividen en partes más pequeñas para su transmisión y se recrean en su forma original en el lado del receptor.
En otras palabras, las redes de área local se están combinando en una infraestructura global a gran escala, a través de la cual se transmite información entre dispositivos a través de enrutadores troncales y perimetrales. Es en esta etapa cuando las direcciones IP y las máscaras de subred adquieren importancia.
La máscara de subred ayuda a determinar si el dispositivo pertenece a la misma red que el remitente. Si el destinatario se encuentra dentro de la misma subred, el paquete se entrega directamente. De lo contrario, los datos se transmiten a través de una cadena de enrutadores hasta que llegan al destino deseado.
Protocolo IP (Protocolo de Internet) Desempeña un papel clave para que el enrutador determine a qué subred pertenece el dispositivo de destino. Cada dispositivo conectado a la red tiene su propia dirección IP única, y en Internet, tener dos dispositivos con la misma dirección IP es inaceptable. Existen varias versiones del protocolo IP, la primera de las cuales fue la ampliamente utilizada IPv4.
Debido al creciente número de conexiones IPv4, no hay suficientes direcciones: deben liberarse de dispositivos no utilizados o comprarse en intercambios especializados.
Para solucionar el problema, en 1998 se desarrolló el estándar IPv6, en el que la dirección se incrementa a 128 bits. Esto le permite crear 212.000 direcciones diferentes, un número tan grande que será suficiente incluso con el mayor crecimiento de la red. Pero ahora todavía es imposible decir que Internet está listo para el uso completo de IPv6.
Además de IP, se utilizan otros protocolos dentro del marco de la capa interred para proporcionar funciones auxiliares.:
ICMP (Protocolo de Mensajes de Control de Internet) está diseñado para transmitir mensajes de error y otra información de diagnóstico entre dispositivos en la red. Ayuda a los enrutadores y hosts a informar problemas con la entrega de paquetes, como la falta de disponibilidad del destino. Las aplicaciones de usuario no usan ICMP directamente, con la excepción de las utilidades de red como ping o traceroute, que se usan para diagnósticos. Es importante tener en cuenta que ICMP no transfiere datos de usuario, a diferencia de TCP y UDP en la capa de transporte. Para trabajar con IPv6, existe una versión separada del protocolo: ICMPv6.
IGMP (Protocolo de Administración de Grupos de Internet) se utiliza para administrar conexiones grupales en redes IPv4. Permite que los dispositivos soliciten datos destinados a un grupo específico, por ejemplo, en el caso de transmitir video o participar en juegos multijugador. En las redes IPv6, el protocolo MLD (Descubrimiento de escucha multidifusión) integrado en ICMPv6 realiza funciones similares.
Nivel de transporte
En este nivel, se garantiza la entrega confiable de información entre dispositivos de red. Los protocolos clave aquí son TCP y UDP (Protocolo de Datagramas de Usuario).
Existen riesgos inevitables de pérdida durante la transmisión de datos, pero no todos los tipos de información son igualmente sensibles a esto. Por lo tanto, la pérdida de varios caracteres en un documento de texto puede distorsionar significativamente su contenido, mientras que es poco probable que el espectador note la pérdida de un par de fotogramas de la transmisión de video. Por lo tanto:
TCP se usa cuando la integridad de los paquetes entregados es importante y se espera una respuesta para verificarla.
En UDP, la integridad no es importante, no se espera ningún paquete de respuesta, lo que garantiza la velocidad.
Las principales tareas de la capa de transporte.:
gestión de conexiones: organización, mantenimiento y correcta terminación de conexiones entre nodos de red. ,
control de la velocidad de transmisión: regulación del flujo de datos para evitar la sobrecarga de canales y dispositivos receptores.,
detección y corrección de errores: uso de métodos de control de integridad, incluidas sumas de comprobación y reenvío de paquetes dañados.
La capa de aplicación
Los programas a los que se accede a través de la red funcionan a este nivel. El ejemplo más simple es un servidor web que muestra el contenido del servidor como un sitio web en el navegador.
Funciones de la capa de aplicación:
creación de interfaces para aplicaciones: proporcionar métodos estándar que permitan a los programas conectarse a recursos de red,
gestión de sesiones: monitorización del inicio, mantenimiento y correcta finalización de sesiones de intercambio de datos entre aplicaciones,
formateo y preparación de datos: conversión de la información a un formato adecuado para su transmisión a través de la red y posterior procesamiento por parte del destinatario.
En la arquitectura TCP/IP, las aplicaciones interactúan con la capa de transporte a través de los protocolos TCP o UDP, pero no requieren una comprensión profunda de la estructura de los datos transmitidos; las aplicaciones se centran solo en la dirección IP y el número de puerto.
IP, ports, and sockets: how apps find each other
Aunque las direcciones IP únicas se asignan a los dispositivos a nivel de internetwork, en la práctica, los datos no se intercambian entre máquinas, sino entre aplicaciones específicas que se ejecutan en estos dispositivos.
Una dirección IP por sí sola no es suficiente para identificar correctamente una aplicación específica en un dispositivo. El número de puerto se usa adicionalmente para este propósito. «Juntas, la dirección IP y el puerto forman un llamado socket, un «punto de entrada» único a través del cual las aplicaciones intercambian datos.
Es a través de sockets que se lleva a cabo la gran mayoría de las comunicaciones de red, ya sea descargando un sitio web, enviando correo o transmitiendo video.
La palabra «socket» se usa a menudo como sinónimo de «host»o » usuario». Además, un socket se denomina socket de conexión del procesador, y en los sistemas UNIX hay archivos de socket que funcionan de acuerdo con un esquema similar, pero usan el nombre del archivo en lugar de la dirección IP y el puerto.
Cada aplicación en la capa de aplicación usa su propio protocolo para el intercambio de datos y un número de puerto asignado para acceder a la red. Para evitar conflictos y confusión, la IANA (Autoridad de Números Asignados de Internet) es responsable de la asignación de puertos en Internet global. Esta organización establece rangos de direcciones IP y asigna puertos a servicios de red populares.
Esto no lo obliga a usar el puerto especificado para las aplicaciones, pero cambiar este parámetro a otro requerirá configuraciones adicionales. Son necesarios para que los dispositivos del otro lado puedan «acceder» adecuadamente al suyo especificando el puerto correcto para la aplicación correcta, ya que de manera predeterminada usarán exactamente los que IANA ha definido.
Ejemplos:
Las aplicaciones de correo utilizan el puerto 25 (protocolo SMTP) para el envío.
Para recibir correo, se utiliza el puerto 110 (protocolo POP3).
Los servidores web muestran contenido (sitios, por ejemplo) de acuerdo con el protocolo HTTP, puerto 80.
La transferencia de archivos a través del protocolo FTP es el puerto 21.
El puerto a menudo se indica después de la IP y se separa de él con dos puntos, por ejemplo, se ve así: 182.68.75.102: 80.
Otro puerto importante, el 53, está reservado para el servicio de nombres de dominio, DNS. Convierte nombres alfabéticos de dominios de red en direcciones IP numéricas y viceversa, y nos evita tener que memorizar los números de direcciones IP. En cambio, el sistema sondea de forma independiente la dirección IP del nombre de dominio enviando una solicitud al puerto 53 del servidor DNS desde la configuración de red.
Conversión de direcciones simbólicas a IP
Dado que hemos planteado el tema del DNS en el contexto del modelo TCP/IP, que describe completamente cómo funciona la red global, es importante mencionar a qué se enfrentan los usuarios comunes. Es más fácil para las personas recordar nombres simbólicos (por ejemplo, google.com ) que las direcciones IP numéricas. Esto es exactamente para lo que existe el sistema de nombres de dominio (DNS, Domain Name System). Cuando el usuario ingresa la URL en el navegador, ocurre el siguiente proceso:
El navegador comprueba la caché para la dirección IP correspondiente.
Si no hay datos, la solicitud se envía al servidor DNS local.
Si el DNS local no contiene la información necesaria, la solicitud se transmite al servidor DNS superior.
Después de recibir la dirección IP, el navegador establece una conexión TCP / IP con el servidor.
DNS simplifica enormemente el trabajo con Internet, haciéndolo más conveniente y accesible para los usuarios.
El modelo TCP/IP se ha convertido en la base para construir una Internet global debido a su practicidad y modularidad. A diferencia de OSI, no solo describe teóricamente, sino que también implementa prácticamente todo el mecanismo de comunicación entre dispositivos de red, cubriendo todo el ciclo de transmisión de datos: desde el entorno físico hasta la interacción de la aplicación.
El conocimiento de los principios de TCP / IP ayuda no solo a comprender cómo funciona Internet, sino también a resolver tareas de administración y diagnóstico de redes del mundo real.