5. Modelo de referencia TCP/IP

El Protocolo de control de transmisión o TCP (Transmission Control Protocol) se inventó originalmente a mediados de los años 70 y unos años después se modificó a TCP/IP (Internet Protocol). El protocolo fue diseñado para permitir la transferencia de archivos y la comunicación de equipo a equipo sobre una red comisionada por el Gobierno Federal de los Estados Unidos denominada ARPANET. Esta red finalmente se convirtió en Internet, que para estos tiempos dejó de estar controlada por la CIA ni por la KGB. TCP/IP es un protocolo de estándar abierto, que especifica las reglas sobre cómo se comunican los equipos (cómo se reconocen entre sí, las velocidades de comunicación, las correcciones de errores,etc.) [Doherty/Anderson]

 

 

 

5.1. Capas del modelo TCP/IP

A diferencia del modelo OSI que tiene 7 capas en su estructura, el modelo TCP/IP cuenta con cuatro capas igual de poderosas que las del modelo OSI: interred, transporte, aplicación, host a red (Fig.1).

Figura 1. Modelo de referencia TCP/IP.

Enseguida se describe brevemente cada capa del modelo.

 

 

 

  5.1.1. Capa de interred

Es la pieza clave que mantiene unida a la arquitectura, su trabajo es permitir que los hosts inyecten paquetes dentro de cualquier red y que  éstos viajen a su destino de manera independiente. [TANE04] Puede suceder que los paquetes de datos no lleguen el orden en que fueron enviados, en tal caso, son las demás capas las encargadas de ordenarlos. La capa de interred define un paquete de formato y protocolo oficial llamado IP o protocolo de internet; el trabajo de la capa es entregar paquetes IP al destinatario, por lo tanto el aspecto principal es el enrutamiento de los paquetes de datos, por lo cual se dice que  su funcionalidad es similar a la capa de red del modelo OSI.

La capa de Interred contiene 5 protocolos:

1. IP.- Procesa datagramas de IP de manera independiente al definir su representación, ruta y envío.

2. ARP.- Permite que se conozca la dirección física de una tarjeta de interfaz de red correspondiente a una dirección IP. Por eso se llama Protocolo de Resolución de Dirección (en inglés ARP significa Address Resolution Protocol).

3. ICMP.- (Protocolo de mensajes de control de Internet) es un protocolo que permite administrar información relacionada con errores de los equipos en red. Si se tienen en cuenta los escasos controles que lleva a cabo el protocolo IP, ICMP no permite corregir los errores sino que los notifica a los protocolos de capas cercanas. Por lo tanto, el protocolo ICMP es usado por todos los routers para indicar un error (llamado un problema de entrega).

4. RARP

5. IGMP

 

5.1.2        Capa de transporte

Esta capa se encuentra arriba de la capa de interred  y está diseñada para permitir que las entidades iguales en los hosts de origen y destino puedan llevar a cabo una conversación, tal como sucede en la capa de transporte del modelo OSI.

En esta capa se encuentran dos protocolos de transporte:

TCP (Protocolo de Control de Transmisión).- Es un protocolo confiable, está orientado a la conexión y permite que un flujo de bytes que salen de una máquina, llegue sin errores en cualquier otra máquina en la interred. Divide el flujo de byte entrantes en mensajes discretos y los pasa a la capa de interred. En el destino, el proceso TCP receptor reensambla en el flujo de salida los mensajes recibidos.

UDP (Protocolo de Datagrama del Usuario).- Es un protocolo no confiable y no orientado a la conexión en el que la detección de errores es obsoleta. Tiene un amplio uso en consultas únicas de solicitud-respuesta de tipo cliente-servidor en un solo envío, así como en aplicaciones en las que la entrega puntual es más importante que la precisa, como es la transmisión de  voz o video. [TANE04]

 

 

5.1.3        Capa aplicación

La capa de aplicación se encuentra en la parte superior de las capas del protocolo TCP/IP. Contiene todos los protocolos de nivel más alto, los primeros incluyeron una terminal virtual (TELNET), transferencia de archivos (FTP) y correo electrónico (SMTP) Fig.2, actualmente se han agregado otros protocolos como DNS (Sistema de Nombres de Dominio),  NNTP para transportar los artículos de noticias de USENET, HTTP, para las páginas de World Wide Web, etc. [TANE04]

Por lo tanto, el software en esta capa se comunica mediante uno o dos protocolos de la capa inferior (la capa de transporte), es decir, TCP o UDP.

Existen diferentes tipos de aplicaciones para esta capa, pero la mayoría son servicios de red o aplicaciones brindadas al usuario para proporcionar la interfaz con el sistema operativo. Se pueden clasificar según los servicios que brindan:

* Servicios de administración de archivos e impresión (transferencia).

* Servicios de conexión a la red.

* Servicios de conexión remota.

* Diversas utilidades de Internet.

 

5.1.4        Capa host a red

La capa de acceso a la red es la primera capa de la pila TCP/IP. Ofrece la capacidad de acceder a cualquier red física, es decir, brinda los recursos que se deben implementar para transmitir datos a través de la red.

Por lo tanto, la capa de acceso a la red contiene especificaciones relacionadas con la transmisión de datos por una red física, cuando es una red de área local (Red en anillo, Ethernet, FDDI), conectada mediante línea telefónica u otro tipo de conexión a una red. Trata los siguientes conceptos:

* Enrutamiento de datos por la conexión;

* Coordinación de la transmisión de datos (sincronización);

* Formato de datos;

* Conversión de señal (análoga/digital);

* Detección de errores a su llegada.

Todas estas especificaciones son invisibles al usuario, ya que en realidad es el sistema operativo el que realiza estas tareas, mientras los drivers de hardware permiten la conexión a la red (por ejemplo, el driver de la tarjeta de red).

 

 

 

5.2. Comparación con el modelo OSI

Los modelos anteriormente vistos tienen muchas similitudes, a continuación se presentan los aspectos a comparar entre ambos modelos

Aspectos a comparar	OSI	TCP/IP
Se basan en el concepto de un gran número de protocolos independientes.	Si	Si
Funcionalidad similar de las capas que los componen.	Si	Si
Distinción entre los conceptos de servicios, interfaces y protocolos.	Si	No
Protocolos ocultos y de fácil reemplazo.	Si	No
Existencia de protocolos antes que el modelo.	No	Si
Menor cantidad de capas.	Si	Si
Apoyo a la comunicación sin conexión en capa de red.	Si	Si
Apoyo a la comunicación orientada a la conexión en capa de red.	Si	No
Apoyo a la comunicación sin conexión en capa de transporte.	No	Si
Apoyo a la comunicación orientada a la conexión en la capa de transporte.	Si	Si

                                       

 

   

5.2.1. Crítica al modelo OSI y los protocolos

a) Aparición inoportuna.- El tiempo en el que se establece un estándar es crítico para el éxito, en otras palabras, es esencial que los estándares se escriban en un punto intermedio entre la investigación y la inversión de dinero, tomando en cuenta que los intervalos no deben ser demasiado cortos, ya que las personas que están desarrollando los estándares podrían fracasar al no tomar en cuenta las diversas maneras de hacer las cosas por parte de las empresas.

Los protocolos TCP/IP ya eran utilizados al momento de la aparición de los protocolos de OSI.

b) Mala tecnología.-Tanto el modelo como los protocolos tienen defectos. Tiene dos capas casi vacías (sesión y presentación) y dos capas saturadas (enlace de datos y red).OSI es complejo e incomprensible. Son repetitivas, en cada capa, algunas funciones como el direccionamiento, el control de flujo y el control de errores, lo cual suele ser innecesario e ineficaz.

c) Malas implementaciones.- Debido a la complejidad del modelo y los protocolos, las implementaciones iniciales fueron grandes, pesadas y lentas, convirtiéndose en sinónimo de “baja calidad”. Caso contrario del modelo TCP/IP, donde una de las primeras implementaciones era parte de UNIX, era buena y gratis, pronto tuvo demanda de usuarios, lo cual trajo consigo las mejoras y éxito en acenso. [TANE04]

d) Malas políticas.- OSI no tuvo mucha aceptación en los EEUU, puesto que la gente pensaba que era un estándar implantado por la comunidad europea, de modo que la tecnología que no es desarrollada por la gran potencia americana, será desechada rápidamente.

 

 

 

 

 

 

5.2.2. Crítica al modelo TCP/IP

Al igual que el modelo OSI, TCP/IP y los protocolos también tienen sus fallas. En el cuadro comparativo mostrado anteriormente, se señalaba que el modelo TCP/IP no distingue claramente los conceptos de servicio, interfaz y protocolo, tampoco hace la diferenciación entre especificación e implementación que la ingeniería de software requiere, por lo que TCP/IP no es una guía para el diseño de redes nuevas mediante nueva tecnología.

TCP/IP no es un modelo general, por ejemplo, es imposible utilizar este modelo para describir Bluetooth.

La capa host a red es más bien una interfaz entre la capa de red y la de enlace de datos.

El modelo TCP/IP no distingue las capas física y de enlace de datos, siendo ambas muy diferentes: mientras la capa física tiene que ver con las características de transmisión de comunicación por cable de cobre, por fibra óptica e inalámbrica; la capa de enlace se encarga de  delimitar el inicio y fin de las tramas y captarlas con un grado deseado de confiabilidad.

 

 

 

 

Resumen

Los equipos y los dispositivos conectados a internet se comunican utilizando un conjunto de reglas denominado Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolo de Internet (IP).

Para poder aplicar el modelo TCP/IP en cualquier equipo, es decir, independientemente del sistema operativo, el sistema de protocolos TCP/IP se ha dividido en diversos módulos. Cada uno de éstos realiza una tarea específica. Además, estos módulos realizan sus tareas uno después del otro en un orden específico, es decir que existe un sistema estratificado. Ésta es la razón por la cual se habla de modelo de capas.

El término capa se utiliza para reflejar el hecho de que los datos que viajan por la red atraviesan distintos niveles de protocolos. Por lo tanto, cada capa procesa sucesivamente los datos (paquetes de información) que circulan por la red, les agrega un elemento de información (llamado encabezado) y los envía a la capa siguiente.

El modelo TCP/IP es muy similar al modelo OSI (modelo de 7 capas) que fue desarrollado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) para estandarizar las comunicaciones entre equipos.

Evaluando los modelos OSI y TCP/IP se puede observar que:

a) El modelo OSI es útil en la exposición de redes, no así sus protocolos.

b) El modelo TCP/IP es prácticamente inexistente, pero los protocolos tiene amplio uso. [TANE04]