LA ARQUITECTURA TCP/IP

MAYRA ALVARADO AGUIRRE

TCP/IP es el protocolo común utilizado por todos los ordenadores conectados a Internet, de manera que éstos puedan comunicarse entre sí. Hay que tener en cuenta que en Internet se encuentran conectados ordenadores de clases muy diferentes y con hardware y software incompatibles en muchos casos, además de todos los medios y formas posibles de conexión. Aquí se encuentra una de las grandes ventajas del TCP/IP, pues este protocolo se encargará de que la comunicación entre todos sea posible. TCP/IP es compatible con cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware.

TCP/IP no es un único protocolo, sino que es en realidad lo que se conoce con este nombre es un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos más importantes son el TCP (Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol), que son los que dan nombre al conjunto.

CAPAS O NIVELES DE LA ARQUITECTURA

TCP/IP

Nivel de Aplicación: Es el nivel más alto de la arquitectura TCP/IP. Aquí se ubican las entidades de software o programas o procesos o protocolos o servicios (transferencia de ficheros o FTP, correo electrónico o SMTP, navegación Web o HTTP, etc.) Con los que interactúa directamente el usuario. Las unidades de datos manejadas por cualquier entidad del nivel de aplicación se denominan mensajes y constan de una cabecera de información de control propia de la aplicación correspondiente y unos potenciales (si existen) datos de usuario.

Nivel de Transporte: La principal tarea este nivel de transporte es proporcionar la comunicación entre un programa de aplicación y otro. Este tipo de comunicación se conoce frecuentemente como comunicación punto a punto. La capa de transporte regula el flujo de información. Puede también proporcionar un transporte confiable, asegurando que los datos lleguen sin errores y en secuencia. Para hacer esto, el software de protocolo de transporte tiene el lado de recepción enviando acuses de recibo de retorno y la parte de envío retransmitiendo los paquetes perdidos. El software de transporte divide el flujo de datos que se está enviando en pequeños fragmentos (por lo general conocidos como paquetes) y pasa cada paquete, con una dirección de destino, hacia la siguiente capa de transmisión. Aun cuando en el esquema anterior se utiliza un solo bloque para representar la capa de aplicación, una computadorade propósito general puede tener varios programas de aplicación accesando la red de redes al mismo tiempo. El nivel de transporte debe aceptar datos desde varios programas de usuario y enviarlos a la capa del siguiente nivel. Para hacer esto, se añade información adicional a cada paquete, incluyendo códigos que identifican qué programa de aplicación envía y qué programa debe recibir, así como una suma de verificación para verificar que el paquete ha llegado intacto y utiliza el código de destino para identificar el programa de aplicación en el que se debe entregar.

Nivel Internet: o capa Internet maneja la comunicación de una máquina a otra. Ésta acepta una solicitud para enviar un paquete desde la capa de transporte, junto con una identificación de la máquina, hacia la que se debe enviar el paquete. La capa Internet también maneja la entrada de datagramas, verifica su validez y utiliza un algoritmo de ruteo para decidir si el datagrama debe procesarse de manera local o debe ser transmitido. Para el caso de los datagramas direccionados hacia la máquina local, el software de la capa de red de redes borra el encabezado del datagrama y selecciona, de entre varios protocolos de transporte, un protocolo con el que manejará el paquete. Por último, la capa Internet envía los mensajes ICMP de error y control necesarios y maneja todos los mensajes ICMP entrantes.

Nivel del Interfaz de la Red de Acceso: Es el nivel responsable del intercambio de datagramas IP entre dos entidades contiguas del nivel de red en el camino origen-destino. Este es el nivel de software más bajo de la arquitectura TCP/IP, el cual acepta datagramas IP y les añade una cabecera de información de control para su transmisión a través de una red de acceso específica. A la unidad resultante se le denomina trama y cada trama encapsula un único datagrama IP. Por regla general, en Internet, el servicioOfrecido por este nivel es no orientado a conexión. Nivel Físico o de Hardware: Es el nivel responsable del acceso al medio físico de interconexión de una entidad del nivel del interfaz de la red de acceso. Por consiguiente, define las características físicas (tipo de conectores, número de pines, etc.) eléctricas (tensión o voltaje en los cables) y funcionales (señales intercambiadas con el correspondiente dispositivo transmisor) para acceder al medio físico de interconexión (red de acceso). En este nivel no se incluye ningún tipo de software y, por tanto, no existe ningún protocolo de comunicaciones. Se destaca, que aunque la arquitectura TCP/IP está formada por muchos protocolos y no sólo por TCP (nivel de transporte) e IP (nivel de Internet o de red); éstos dos protocolos por su relevancia, dan nombre a toda la arquitectura de comunicaciones.

COMO FUNCIONA TCP/IP

El Transmission Control Protocol se encarga de fragmentar y unir los paquetes y el Internet Protocol tiene como misión hacer llegar los fragmentos de información a su destino correcto. Los ordenadores personales precisan de un software especial que sepa interpretar correctamente las órdenes del TCP/IP. Este software, llamado pila TCP/IP, realiza una labor de intermediario entre internet y el computador personal. El protocolo TCP fragmenta la información en paquetes a los que añade una cabecera con la suma de comprobación.

El TCP tiene como misión dividir los datos en paquetes. Durante este proceso proporciona a cada uno de ellos una cabecera que contiene diversa información, como el orden en que deben unirse posteriormente. Se incluye la denominada suma de comprobación, que coincide con el número total de datos que contiene el paquete. Esta suma sirve para averiguar en el punto de destino si se ha producido alguna pérdida de información. El protocolo IP "ensobra" los paquetes y les añade entre otros datos la dirección de destino.

Después del protocolo TCP entra en funcionamiento el Internet Protocol, cuya misión es colocar cada paquete en una especie de sobres IP, que contiene datos como la dirección donde deben ser enviados, la dirección del remitente. etc...

A medida que se ensobran, los paquetes son enviados mediante routers, que deciden cuál es el camino más adecuado para llegar a su destino. Dado que la carga de internet varía constantemente, los paquetes pueden ser enviados por distintas rutas, llegando en ese caso desordenados. Por último, de nuevo el protocolo TCP comprueba que los paquetes hayan llegado intactos y procede a montar de nuevo el mensaje original.

Con la llegada de paquetes a su destino, se activa de nuevo el protocolo TCP, que realiza una nueva suma de comprobación y la compara con la suma original. Si alguna de ellas no coincide, detectándose así pérdida de información en el trayecto, se solicita de nuevo el envío del paquete desde el origen. Por fin, cuando se ha comprobado la validez de todos los paquetes, el TCP los une formado el mensaje inicial.

PROTOCOLO DE INTERNET (IP)

El Protocolo de Internet (IP) es un protocolo no orientado a conexión usado tanto

por el origen como por el destino para la comunicación de datos a través de una red de paquetes conmutados.

Los datos en una red basada en IP son enviados en bloques conocidos como paquetes o datagramas. En IP no se necesita ninguna configuración antes de que un equipo intente enviar paquetes a otro con el que no se había comunicado antes.

FUNCIONES: Define el datagrama, que es la unidad básica de

transmisión en Internet Define el esquema de direccionamiento de internet Mueve datos entre la capa de acceso de red y la capa

de transporte host-to-host

CARACTERÍSTICAS: Es un protocolo connectionless (no intercambia

información de control - handshake - para establecer una conexión nodo a nodo antes de transmitir)

No corrige ni detecta errores en la información (unreliable)

Otros protocolos hacen estas tareas.

Los datos circulan en Internet en forma de datagramas (también conocidos como paquetes). Los datagramas son datos encapsulados, es decir, datos a los que se les agrega un encabezado que contiene información sobre su transporte (como la dirección IP de destino).

Los routers analizan (y eventualmente modifican) los datos contenidos en un datagrama para que puedan transitar.

DATAGRAMA

DIRECCIONAMIENTO TCP/IP

PARA QUE SE UTILIZA LA DIRECCION TCP/IP

Una dirección IP es una dirección única utilizada por los distintos equipos de una red de computadoras para identificar y comunicarse con un otro. Por lo tanto, una dirección IP se utiliza como un identificador para encontrar los dispositivos electrónicos conectados a un otro en una red. Por lo tanto, cada dispositivo en la red debe tener su propia dirección única. Una dirección IP es como una dirección de correo que se utiliza para entregar los datos, es decir, los archivos, a un ordenador.

Algunas direcciones IP están destinados a ser único en el ámbito de aplicación de la Internet mundial, mientras que otros están destinados a ser único en el ámbito de aplicación de una red específica. Internet Assigned Numbers Authority (IANA) crea y gestiona las direcciones IP de la Internet pública. IANA asigna la superblocks de direcciones de Registros Regionales de Internet, que a su vez, asignar más pequeños bloques de direcciones a proveedores de servicios de Internet.

COMO SE FORMA UNA DIRECCIÓN IP (FORMATO)

CLASES DE DIRECCIONES EXISTENTES

Clase A La clase A comprende redes desde 1.0.0.0 hasta

127.0.0.0. El número de red está contenido en el primer octeto. Esta clase ofrece una parte para el puesto de 24 bits, permitiendo aproximadamente 1,6 millones de puestos por red.

Clase B La clase B comprende las redes desde 128.0.0.0 hasta

191.255.0.0; el número de red está en los dos primeros octetos. Esta clase permite 16.320 redes con 65.024 puestos cada una.

Clase C Las redes de clase C van desde 192.0.0.0 hasta

223.255.255.0, con el número de red contenido en los tres primeros octetos. Esta clase permite cerca de 2 millones de redes con más de 254 puestos.

Clases D, E, y F Las direcciones que están en el rango de 224.0.0.0

hasta 254.0.0.0 son experimentales o están reservadas para uso con propósitos especiales y no especifican ninguna red. La IP Multicast, un servicio que permite trasmitir material a muchos puntos en una internet a la vez, se le ha asignado direcciones dentro de este rango.

TABLA DE DIRECCIONES IP DE INTERNET

Tabla de direcciones IP de Internet. 

Clase Primer byte

Identificación de red

Identificación de hosts

Número de

redes

Número de hosts

A 1 ... 126 1 byte 3 byte 126 16.387.064

B 128 ... 191 2 byte 2 byte 16.256 64.516

C 192 ... 223 3 byte 1 byte 2.064.512 254

DEFINICIÓN DE BROADCAST

Técnica de enrutamiento que permite que el tráfico de IP se propague desde un origen hasta una serie de destinos o desde varios orígenes hacia varios destinos. En lugar de enviar un paquete a cada destino, un paquete se envía a un grupo de broadcast identificado a través de una sola dirección IP de grupo de destino.

ENCAMINAMIENTO Ó ENRUTAMIENTO

Encaminamiento (o enrutamiento) Se trata de la función de buscar un camino entre todos los posibles en una red de paquetes cuyas topologías poseen una gran conectividad. Dado que se trata de encontrar la mejor ruta posible, lo primero será definir que se entiende por mejor ruta y en consecuencia cual es la métrica que se debe utilizar para medirla.

PARÁMETROSMétrica de la red

Puede ser por ejemplo el número de saltos necesarios para ir de un nodo a otro. Aunque esta no se trata de una métrica óptima ya que supone “1” para todos los enlaces, es sencilla y suele ofrecer buenos resultados.

Otro tipo es la medición del retardo de tránsito entre nodos vecinos en la que la métrica se expresa en unidades de tiempo y sus valores no son constantes sino que dependen del tráfico de la red .Mejor Ruta

Entendemos por mejor ruta aquella que cumple las siguientes condiciones: Presenta el menor retardo medio de tránsito. Consigue mantener acotado el retardo entre pares de nodos de la red. Consigue ofrecer altas cadencias efectivas independientemente del

retardo medio de tránsito El criterio más sencillo es elegir el camino más corto, es decir la ruta que

pasa por el menor número de nodos. Una generalización de este criterio es el de “coste mínimo”. En general, el concepto de distancia o coste de un canal es una medida de la calidad del enlace basado en la métrica que se haya definido. En la práctica se utilizan varias métricas simultáneamente.

CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ENCAMINAMIENTO

Determinísticos o estáticos

No tienen en cuenta el estado de la subred al tomar las decisiones de encaminamiento. Las tablas de encaminamiento de los nodos se configuran de forma manual y permanecen inalterables hasta que no se vuelve a actuar sobre ellas. Por tanto, la adaptación en tiempo real a los cambios de las condiciones de la red es nula.El cálculo de la ruta óptima es también off-line por lo que no importa ni la complejidad del algoritmo ni el tiempo requerido para su convergencia. Ej: algoritmo de Dijkstra.

Estos algoritmos son rígidos, rápidos y de diseño simple, sin embargo son los que peores decisiones toman en general.

Adaptativos o dinámicos Pueden hacer más tolenrantes a cambios en la subred

tales como variaciones en el tráfico, incremento del retardo o fallas en la topología. El encaminamiento dinámico o adaptativo se puede clasificar a su vez en tres categorías, dependiendo de donde se tomen las decisiones y del origen de la información intercambiada:

Adaptativo centralizado. Todos los nodos de la red son iguales excepto un nodo central que es quien recoge la información de control y los datos de los demás nodos para calcular con ellos la tabla de encaminamiento. Este método tiene el inconveniente de que consume abundantes recursos de la propia red.

Adaptativo distribuido. Este tipo de encaminamiento se caracteriza porque el algoritmo correspondiente se ejecuta por igual en todos los nodos de la subred. Cada nodo recalcula continuamente la tabla de encaminamiento a partir de dicha información y de la que contiene en su propia base de datos. A este tipo pertenecen dos de los más utilizados en Internet que son los algoritmos por vector de distancias y los de estado de enlace.

Adaptativo aislado. Se caracterizan por la sencillez del método que utilizan para adaptarse al estado cambiante de la red. Su respuesta a los cambios de tráfico o de topología se obtiene a partir de la información propia y local de cada nodo. Un caso típico es el encaminamiento “por inundación” cuyo mecanismo consiste en reenviar cada paquete recibido con destino a otros nodos, por todos los enlaces excepto por el que llegó.

PROTOCOLOS DE ENCAMINAMIENTO1. Protocolos de encaminamiento Ad hoc. Se encuentran en aquellas redes que tienen poca o ninguna infraestructura.2. IGPs (Interior Gateway Protocols). Intercambian información de encaminamiento dentro de un único sistema autónomo. Los ejemplos más comunes son:IGRP (Interior Gateway Routing Protocol). La diferencia con la RIP es la metrica de enrutamiento EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol). Es un protocolo de enrutamiento vector-distancia y estado de enlace OSPF (Open Shortest Path First). Enrutamiento jerárquico de pasarela interior RIP (Routing Information Protocol). No soporta conceptos de sistemas autonomos IS-IS (Intermediate System to Intermediate System). Protocolo de intercambio enrutador de sistema intermedio a sistema intermedio 3. EGPs (Exterior Gateway Protocol). Intercambian rutas entre diferentes sistemas autónomos. Encontramos:EGP. Utilizado para conectar la red de backbones de la Antigua Internet. BGP (Border Gateway Protocol). La actual versión, BGPv4 data de 1995.

ROUTERS DINÁMICOS Y ESTÁTICOS

Estático. Los routers estáticos requieren un administrador para generar y configurar manualmente la tabla de encaminamiento y para especificar cada ruta.

Dinámico. Los routers dinámicos se diseñan para localizar, de formaautomática, rutas y, por tanto, requieren un esfuerzo mínimo de instalacióny configuración. Son más sofisticados que los routers estáticos, examinan la información de otros routers y toman decisiones a nivel de paquete sobre cómo enviar los datos a través de la red.

PROPOSITO DEL ENCAMINAMIENTO ESTÁTICO

El encaminamiento estático supone añadir manualmente las rutas IP en la tabla de encaminamiento del sistema, y esto se hace normalmente manipulando la tabla de encaminamiento con la orden route. El encaminamiento estático tiene muchas ventajas sobre el encaminamiento dinámico, como la simplicidad de implementación sobre redes pequeñas, la predecibilidad (la tabla de encaminamiento siempre se calcula por adelantado, y por tanto la ruta siempre es la misma cada vez que se usa), y la baja sobrecarga en otros routers y enlaces de red por la inexistencia de un protocolo de encaminamiento dinámico. Sin embargo, el encaminamiento estático también presenta algunos inconvenientes. Por ejemplo, está limitado a redes pequeñas y no escala adecuadamente. El encaminamiento estático también fracasa completamente al intentar adaptarse a pérdidas de la red y a fallos a lo largo de la ruta debido a la naturaleza inmutable de la misma.

El encaminamiento dinámico depende de redes grandes con muchas rutas IP posibles desde un origen hacia un destino, y hace uso de protocolos especiales de encaminamiento, como el Protocolo de Información del Router (Router Information Protocol, RIP), que gestina los ajustes automáticos en las tablas de encaminamiento que hacen posible el encaminamiento dinámico. El encaminamiento dinámico tiene varias ventajas sobre el encaminamiento estático, como su superior escalabilidad y la capacidad de adaptarse a los fallos y las pérdidas producidos a lo largo de las rutas de la red. Además, tiene una configuración menos manual de las tablas de encaminamiento, puesto que los routers aprenden unos de otros sobre la existencia y la disponibilidad de las rutas. Esta característica también elimina la posibilidad de introducir fallos en las tablas de encaminamiento provocadas por un error humano. El encaminamiento dinámico no es perfecto, sin embargo, y presenta inconvenientes como su mayor complejidad y la sobrecarga adicional de la red debida a las comunicaciones entre los routers, que no benefician inmediatamente a los usuarios finales, y que además consume ancho de banda de la red.

PROPOSITO DEL ENCAMINAMIENTO DINÁMICO

COMO INSTALAR UNA RED EN CASA

(INALÁMBRICA)

DISPOSITIVOS DE INTERCONEXIÓN

1. Dos PC's como mínimo.2. Dos tarjetas de red, si nuestra PC no tiene una tarjeta, tendremos que comprar una por cada PC que no tenga.3. Cable UTP Categoría 5. 4. Un equipo que una ambas PC's. En nuestro caso usaremos un Switch de 5 Puertos 10/100 Mbps.NOTA: se puede utilizar un HUB.

¿CÓMO INSTALO LA RED?

1. Dos PC's. En mi casa ambas PC's tiene Windows XP, aunque

puedes trabajar con cualquier otra versión de Windows. Solo verificar que ambas estén operativas al 100% y que se encuentren en buen estado.

2. Tarjetas de Red. Algunas PC's vienen con tarjetas de red incorporadas a

la placa madre. Verifica que estén instaladas y operativas. O si tienen una tarjeta de red aparte verifica que también este operativa.

¿COMO VERIFICO QUE LA TARJETA ESTE OPERATIVA? Ir al "Panel de Control", despues "Conexiones de Red", donde deberás verificar que la tarjeta este habilitada. Debería aparecer como en la imagen de abajo.

En la imagen dice RedCasa, en este caso, pero aparece originalmente el nombre de la tarjeta de red.

Tarjeta de red DFE-520TX1-Las dos tarjetas de red D-Link DFE-520TX (una para cada PC). Cada una viene con su CD de drivers.Se instala físicamente la tarjeta de red en la PC. 2-Instala los drivers con el software que viene con el CD configure una IP para esta tarjeta. 3-Ir a "Panel de Control".4-Busca "Conexiones de Red", ubica la tarjeta de red que has instalado5-Click derecho y seleccionas la opción "Propiedades".

Se abre la ventana de Propiedades de la tarjeta, en la cual ubicas el item "Protocolo Internet (TCP/IP)" Lo seleccionas y das click en el botón propiedades.

Se abre una nueva ventana donde debes poner la IP que queramos tener, así como nuestra máscara de subred Deberás poner como IP 192.168.1.1 (cuando hagas el mismo procedimiento en la otra PC, no olvides de ponerle una IP diferente, por ejemplo 192.168.1.2) y como máscara de subred, usa por default 255.255.255.0, tal como vez en el gráfico.

Es el más usado, Calcula la distancia que necesitarás para cablear de la siguiente forma:Partimos que tienes dos PC's, una ubicada en un cuarto y otra en otra habitación. Nuestra red trabajará con un pequeño Switch, así que imaginemos donde vamos a ponerlo y desde este medimos la distancia que hay hacia una PC y hacia la otra. Por ejemplo:En una red, imagina donde pondría el switch y de ahí mides la distancia que recorrería el cable desde este switch hacia la PC, lo haces considerando que tendrías que pasar por el marco de la puerta, y todas las curvas y dobleces que tendría que dar en el camino. En el primer segmento hacia mi PC salió como 13 metros y en el trayecto hacia la otra PC otros 10 metros. Conclusión al comprar el cable solicitas dos cables UTP Cat 5 , ambos de 15 metros (es mejor que sobre a que falte) y que en cada extremo conectarán un Conector RJ45.

4. Un equipo que funcione como concentrador Que conecte ambas PC's. Es decir un switch. El DES-1005D de D-Link cumple con estas expectativas de una red en casa. Lo único que haces con este equipo es conectar el transformador que viene con este, y ya está listo para trabajar

. Estamos listos para conectar todo nuestros equipos. Uno de los cables con los conectores RJ45 en cada extremo, debe ser conectado desde el switch hacia una PC. Igual procedimiento en la otra computadora.

Por último tenemos que configurar un parámetro en ambas PC's que haga que las dos trabajen en un mismo grupo. Esta opción se llama "Grupo de Trabajo", es decir un grupo lógico de ordenadores que comparten recursos. Para hacer esto debemosIr al "Panel de Control"Entramos a la opción "Sistema" . Se abre una ventana donde debemos ubicar la ficha "Nombre de Equipo", en el cuál encontraremos un botón que dice "Cambiar".Al hacer click aquí se abre una ventana donde se puede cambiar varios parámetros, pero solo nos interesa la que dice "Grupo de Trabajo", en la cual debemos hacer click y ponerle un nombre a nuestro "Grupo de Trabajo" (nuestra red).Este paso hay que hacerlo en ambas PC's.Una vez que le hayas puesto el "grupo de trabajo" en ambas PC's, reinicia ambas computadoras y entra como lo harías normalmente. Si tienes un firewall instalado en las PC's es mejor, por motivos de probar la conexión que lo desactives ya que podría darnos problemas al momento de probar si estamos conectados o no.Vamos al entorno de red, expandimos el item que muestra el nombre de nuestra red, y debemos ver ambas PC's en la misma red. Ya está lista para que podamos compartir archivos, carpetas o perifericos.