TCP/IP (1): ¿Qué es TCP/IP?

Vinton Cerf, uno de los inventores de TCP/IP.

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TPC/IP es una familia de protocolos que se usan como estándar en Internet. Los más conocidos son TCP, IP, UDP, FTP, etc. Por ser los dos primeros los más generales, dan nombre a toda la familia.

Existe otra versión de TCP/IP, que se llama MILSPEC, definida por el Departamento de Defensa de EE.UU., y que es más formalizada que la original.

PROTOCOLOS BÁSICOS: Los protocolos de bajo nivel son tres: IP, TCP y UDP. Se encargan de dar servicio al resto de protocolos especializados de alto nivel.

PROTOCOLOS DE APLICACIÓN: Se especializan en tareas determinadas, dejando a los de bajo nivel el establecimiento y control de las conexiones. Algunos de ellos son:

• FTP  (Transferencia de ficheros)
  
• RLP (Impresión remota)
• TELNET (Ejecución remota)
• HTTP (Transferencia de hipertexto)
• etc.

ESTRUCTURA EN CAPAS

TCP/IP se estructura en capas, ocupando aproximadamente los niveles Red y Transporte del modelo OSI. Cada uno de ellos es como una librería de rutinas a ser llamadas para gestionar las comunicaciones.

IP es una librería de rutinas que pueden ser llamadas por TCP o por otros protocolos y aplicaciones directamente. Se dedican a tareas básicas de entrega de paquetes, abstrayendo la red física subyacente (LAN, línea serie, etc.). Se encarga de encontrar la ruta hacia su destino, pero no se preocupa de que los paquetes se pierdan o queden desordenados. A esto se la llama entrega no confiable. Estas son las rutinas que todo programa necesitará, ya sea por sí mismo o a través de TCP.

Es también una entrega punto a punto, pues se abstraen las redes intermedias por las que pasan los datos, dando la impresión a la capa superior de que existe una conexión directa entre los extremos.

TCP es responsable de hacer que los comandos y mensajes lleguen a su destino correctamente, reordenándolos y retransmitiendo lo que se pierda por el camino. Es lo que se llama transporte confiable. Además, TCP se encarga de separar los datos en DATAGRAMAS (unidades en que se divide el flujo de información para hacerla más manejable). TCP funciona también como librería de rutinas que son llamadas por las aplicaciones.

La ventaja de la separación en capas conceptuales es que TCP/IP se convierte así en una arquitectura robusta y adaptable. Es posible reemplazar o mejorar un servicio sin afectar a los demás. En la práctica, la arquitectura en capas no es tan directa como aparece en la figura, sino que el software IP puede comunicarse con varios módulos a nivel de transporte y/o con varios interfaces físicos.

En las máquinas intermedias (gateways) que dan paso a los datagramas a través de las redes por donde van pasando, éstos sólo llegan a subir hasta la capa IP, pues es ésta la que se encarga de su rutado. Para los niveles superiores al IP, los gateways simplemente no existen, de la misma manera que IP no tiene conocimiento de los puentes (nivel de enlace) y los repetidores (nivel físico) por los que pasan los datagramas.

Ha de tenerse en cuenta que la equivalencia entre capas OSI y capas TCP/IP no es perfecta, pues los presupuestos subyacentes son diferentes, y ambos modelos han tenido origen en trabajos muy distintos.

La principal diferencia está en la confiabilidad de la capa de red. En el modelo OSI el nivel de red contiene comprobación de errores y retransmisión, mientras que el protocolo IP se basa en la idea de que la confiabilidad punto a punto es más un problema que una ventaja, dejando a la capa de transporte manejar la mayor parte de la recuperación de errores.

La principal consecuencia de este planteamiento es que las máquinas finales intervienen activamente en la detección y corrección de errores, mientras que en el modelo OSI es el proveedor el que se encarga de ésto. Se puede ver, por tanto, a una red TCP/IP como un conjunto de nodos inteligentes unidos por un servicio de entrega muy sencillo.

EL MODELO CATENET

TCP/IP sigue el modelo Catenet, consistente en la interconexión de redes locales mediante gateways (también llamados routers). Un usuario será capaz de acceder a cualquier máquina de cualquiera de los sistemas interconectados (es la base de la idea de Internet como "red de redes"). Los datagramas pueden pasar por decenas de redes antes de llegar a su destino, siendo esto totalmente transparente al usuario. 

Se sigue un tipo de protocolo sin conexiones, es decir, cada datagrama se trata por separado, sin establecerse una conexión permanente por la que fluyan los datagramas. Para la red, cada datagrama no tiene relación con ningún otro. En este sentido, el término "datagrama" en la jerga de TCP/IP no coincide con el concepto tradicional que se le suele atribuir.

LA DIRECCION IP

La dirección que identifica a cada nodo en el nivel IP se compone de cuatro números de 8 bits cada uno. Está pensado para que sirva de guía de la localización de la máquina desde entornos más grandes (los primeros números), discriminando con los últimos. Los números 0 y 255 no se usan pues tienen significados especiales.

La notación habitual es en formato decimal separando los números con puntos, p.e. 192.168.1.101

Una dirección IP no especifica necesariamente una computadora individual, sino una conexión de red. Así pues, un solo nodo puede tener varias direcciones, según el número de redes a las que esté conectado. Cuando un ordenador tiene varias interfaces de red sin ser un gateway, se le llama multi-homed.

Un inconveniente de este sistema de direccionamiento según conexión es que cuando un ordenador se mueve de una red a otra, debe cambiar su dirección. Así pues, las computadoras personales o las portátiles a menudo no pueden tener asignada una dirección permanentemente.

La cantidad de direcciones IP posibles (en la versión 4, que es la más extendida) parecía en su momento que era inalcanzable, pero con la expansión que ha tenido Internet a nivel mundial, se ha quedado pequeño. En la siguiente versión del protocolo (versión 6), este espacio se amplia enormemente, pero su uso todavía no está muy extendido. Parece claro que el agotamiento de direcciones, tarde o temprano, forzará el cambio de versión en todo el mundo.