El modelo TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) es la arquitectura de interconexión más difundidad.
Hace posible la interconexión de múltiples de forma relativamente fácil, como puede ser por cable o satélites.
Aunque en un principio se adoptó el modelo OSI como estandar pronto se impuso el TCP/IP, quedando el primero como modelo de referencia de la metodología a seguir.

Comparativa modelos OSI y TCP/IP

Características

 

Al igual que el modelo OSI basa sus tareas en capas, siguiendo el mismo patrón, aunque en este caso no es necesario utilizarlas todas.
Presenta grandes ventajas como ser un estandar abierto y libre, poder interconectar máquinas diferentes y mantener un direccionamiento común, lo que permite localizar cualquier dispositivo en cualquier parte de la red.

Capas

• Acceso a la red. Se refiere a las características físicas de la red. Comunicación entre el fin del sistema y la red. También se conoce como interfaz de red.
• Internet. Establece el camino a seguir por los datos para llegar a su destino a través de diferentes redes mediante routers. Controla la congestión de paquetes. Define el protocolo IP para el enrutamiento y entrega de paquetes.
• Transporte. También se conoce como host a host. Transferencia de datos entre sistemas finales. Usa dos protocolos el TCP y el UDP. El primero de ellos con control de flujo, confiable y orientado a la conexión. El segundo no confiable y no orientado a la conexión, pero con una mayor rapidez, pues no hay control de errores.
• Aplicación. Comunicación entre aplicaciones de equipos distantes. Utiliza servicios como FTP, SMTP, POP, HTTP....

Acceso a la red

Características físicas del medio de transmisión y del nodo en cuestión. Responsable de la transmisión de datos entre la red y el sistema final. Genera tramas de datos, traduce las direcciones de red IP a direcciones físicas. El protocolo más usado es el IEEE 802.x.

Internet

Se produce el enrutamiento de los datos. Permite la comunicación, mediante el protocolo IP, entre nodos de diferentes redes. Genera paquetes y los transmite al nivel superior. También controla el tráfico en la red para no producir cuellos de botella. Protocolos usados en este nivel son IP, ICMP o IGMP.

Transporte

Garantiza la recepción de los datos en destino en el mismo orden en que fueron enviados. Ofrece, por tanto, seguridad en la transmisión. Se usan principalmente dos protocolos: el TCP y el UDP.

Aplicación

Permite el intercambio de datos entre las aplicaciones. Son usados protocolos como HTTP, SMTP, DNS, FTP, etc.

Proceso de comunicación

 

Primeramente se utiliza el protocolo de acceso a la red adecuado. Este protocolo debe permitir enviar datos directamente o mediante routers. Si es el segundo caso es el protocolo de Internet el que permite el paso a través de las difrentes redes hasta el destino. Seguidamente el protocolo de transporte garantiza la corrección y orden de los datos. El protocolo de transporte debe entregar los datos al nivel de aplicación, y lo hace mediante un puerto. Por lo que se dice que el modelo TCP/IP utiliza doble direccionamiento: el protocolo IP y los puertos.

Flujo de información con TCP/IP

 

Segmentos, datagramas y tramas

 

Los bloques definidos en el nivel de transporte se denominan segmentos, y contienen datos e información de control, como puede ser el puerto de destino. Estos segmentos pueden ser divididos si son muy grandes.
El nivel de internet recibe estos segmentos y les añade información de control, como la dirección IP de destino, formado lo que se denomina datagrama o paquete. Estos datagramas son recibidos por la entidad de la capa de acceso a la red, la cual genera normalmente, varias tramas. Estas tramas son recibidad por una entidad par en la capa de acceso a la red, obteniendo el datagrama de la trama y pasándolo a la entidad par del nivel de Internet. Si es un dispositivo intermedio calculará la dirección del siguiente nodo generando un nuevo datagrama que será enviado mediante el nivel de acceso a la red. Si es un dispositivo final enviará la información al nivel de transporte, que esperará por todos los datos, para finalmente pasarlos al nivel de aplicación.

El modelo OSI

El modelo OSI (Open System Interconnection) fue un estándar creado por ISO, y la versión final es la llamada ISO 7498.

No es una arquitectura de red en sí, si no que sirve como modelo para otros protocolos. De hecho, la arquitectura de red más usada en nuestros días es la TCP/IP, y presenta bastantes diferencias frente al modelo OSI.

Este modelo ha recibido muchas críticas, entre ellas su gran complejidad de implementación, el vacío de algunas capas y el excesivo "lleno" de otras, o la tardanza en su salida definitiva.

 

Estructura del modelo OSI

Este modelo está basado en capas. Concretamente se estructura en siete capas que tienen estructura jerárquica, es decir, una capa situada en un nivel superior no se ocupa de los problemas que deban ser resueltos por una capa inferior a ésta. Simplemente le realizará una petición para que realice su trabajo. Las siete capas son:

1. Capa física. Estructuras mecánicas, eléctricas de tipo físico. Es el nivel más bajo.
2. Capa de enlace de datos. Encargada de la seguridad y de evitar errores en la transmisión.
3. Capa de red. Funcionalidad de la vía utilizada para transmitir los datos.
4. Capa de transporte. Controla el flujo de información entre un punto y otro, encargándose de la seguridad o la recuperación de errores. 
5. Capa de sesión. Controla el intercambio de datos y los "turnos" entre ellos.
6. Capa de presentación. Se encarga de homogeneizar los diferentes modos de representación de los datos entre los medios de transmisión.
7. Capa de aplicación. Nivel final, visible al usuario.

Modelo OSI

Física

Aspectos relacionados con los dispositivos físicos de la red, y establece los procedimientos sobre los elementos físicos empleados.

Define los tipos de elementos de interconexión:

• Mecánicos. Propiedades meramente físicas de la red. Cómo conectores o cables.
• Eléctricos. Características eléctricas, como diferencia de potencial, intensidad, etc.
• Funcionales. Identifica la misión de cada elemento dentro de la red, como los RX, o TX.
• Procedimentales. Procedimientos a seguir para transmitir por el medio físico.

Es el nivel básico que proporciona la comunicación a los niveles superiores.

Enlace

Se encarga de identificar posibles errores en la transmisión. Por tanto, su misión es ofrecer mensajes sin errores a los niveles superiores.

También divide los datos en tramas, delimitándolas, buscando pérdidas de datos, control del flujo y del sentido de la transmisión.

Red

Se encarga de enviar la información al destinatario correcto, mediante el enrutamiento, gestión de prioridades, interconexión de redes, etc.

Las capas superiores se olvidan del camino que sigue el mensaje hasta el destino, esto queda encargado al nivel de red.

Transporte

Proporciona mecanismos de intercambio de datos entre sistemas finales o extremo a extremo. Funciones:

• Ordenar los paquetes del nivel superior, mediante segmentación y reensamblado, asegurando que lleguen de manera correcta.
• Establecer, mantener y cerrar la conexión.
• Controlar errores.
• Controles de flujo extremo a extremo.
• Direccionamientos.

Sesión

Controla la comunicación entre los sistemas finales. Puede recuperar errores. De todas maneras esta capa puede ser totalmente prescindible.

Presentación

Se encarga de:

• Definir el formato de los datos que se intercambian entre las aplicaciones.
• Definir la sintaxis utilizada entre las aplicaciones y proporcionar medios para posibles modificaciones en la representación.
• Codifcar los datos en caracteres, reales, enteros, etc, y compresión y cifrado de los mismos.

Aplicación

Proporciona a las aplicaciones los medios para acceder a los demás niveles OSI. También realiza funciones de administración.

 

Proceso de comunicación

Si un programa desea transmitir información accede al protocolo mediante el nivel de aplicación. Esta capa aplicará los protocolos establecidos y pasará la información al nivel de presentación. Esta capa transformará la información si fuese necesario y lo pasará al nivel de sesión. En este momento comienza la comunicación entre emisor y destinatario empleando la capa de transporte. Después se pasa al nivel de red junto con otros parámetros y variables. Este nivel prepara la información de acuerdo con el protocolo de comunicación establecido, incluyendo ya el direccionamiento. Posteriormente se pasa al nivel de enlace de datos y finalmente al nivel físico, siguiendo siempre los protocolos establecidos y los medios de comunicación acordados.

Proceso de comunicación

 

Entidades

Se denomina entidad a cualquier elemento de las capas del modelo que permanezca activo. Así existen entidades de capa 1, de capa 2, etc. Estas entidades dan servicio a la capa de nivel superior, y a su vez, para realizar su trabajo, se sirven de la información ofrecida por las capas de nivel inferior. Dos entidades se llaman pares si están transmitiendo datos y pertenecen al mismo nivel, perteneciendo a distintos sistemas.

Relaciones entre entidades pares

 

Servicios

Un servicio es una función realizada por una entidad y que es ofrecida a una entidad de nivel superior, haciendo uso para ello de los servicios ofrecidos por una capa inferior. Para acceder a la capa de nivel inferior se usa el denominado punto de acceso al servicio (SAP).

Estos servicios se realizan empleando primitivas:

• Request. Una entidad superior (n+1) solicita un servicio a una capa de nivel inferior (n), con unos parámetros específicos.
• Indication. La entidad de la capa suministradora del servicio (n) indica a la capa de nivel superior (n+1) que se ha solicitado un servicio.
• Response. La entidad de la capa de nivel superior (n+1) responde a la indicación de la capa de nivel inferior (n).
• Confirmation. La entidad de la capa suministradora (n) confirma el procedimiento solicitado.