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TCP/IP
HISTORIA DEL TCP/IP El
Protocolo de Internet (IP) y el Protocolo de Transmisión (TCP), fueron
desarrollados inicialmente en 1973 por el informático estadounidense
Vinton Cerf como parte de un proyecto dirigido por el ingeniero
norteamericano Robert Kahn y patrocinado por la Agencia de Programas
Avanzados de Investigación (ARPA, siglas en inglés) del Departamento
Estadounidense de Defensa. Internet comenzó siendo una red informática
de ARPA (llamada ARPAnet) que conectaba redes de computadoras de varias
universidades y laboratorios en investigación en Estados Unidos. World
Wibe Web se desarrolló en 1989 por el informático británico Timothy
Berners-Lee para el Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN,
siglas en francés). QUÉ
ES TCP/IP Y SU ARQUITECTURA
TCP/IP es el protocolo común utilizado por todas las computadoras conectadas a Internet, de manera que éstos puedan comunicarse entre sí. Hay que tener en cuenta que en Internet se encuentran conectadas computadoras 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. La arquitectura del TCP/IP consta de cinco niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de la siguiente manera: o Aplicación: Se corresponde con los niveles OSI de aplicación, presentación y sesión. Aquí se incluyen protocolos destinados a proporcionar servicios, tales como correo electrónico (SMTP), transferencia de ficheros (FTP), conexión remota (TELNET) y otros más recientes como el protocolo HTTP (Hypertext Transfer Protocol). o Transporte: Coincide con el nivel de transporte del modelo OSI. Los protocolos de este nivel, tales como TCP y UDP, se encargan de manejar los datos y proporcionar la fiabilidad necesaria en el transporte de los mismos. o Internet: Es el nivel de red del modelo OSI. Incluye al protocolo IP, que se encarga de enviar los paquetes de información a sus destinos correspondientes. Es utilizado con esta finalidad por los protocolos del nivel de transporte. o Físico : Análogo al nivel físico del OSI. o
Red : Es la interfaz de
la red real. TCP/IP no especifíca ningún protocolo concreto, así es
que corre por las interfaces conocidas, como por ejemplo: 802.2,
CSMA/CD, X.25, etc. El TCP/IP necesita funcionar sobre algún tipo de red o de medio físico que proporcione sus propios protocolos para el nivel de enlace de Internet. Por este motivo hay que tener en cuenta que los protocolos utilizados en este nivel pueden ser muy diversos y no forman parte del conjunto TCP/IP. Sin embargo, esto no debe ser problemático puesto que una de las funciones y ventajas principales del TCP/IP es proporcionar una abstracción del medio de forma que sea posible el intercambio de información entre medios diferentes y tecnologías que inicialmente son incompatibles. Para transmitir información a través de TCP/IP, ésta debe ser dividida en unidades de menor tamaño. Esto proporciona grandes ventajas en el manejo de los datos que se transfieren y, por otro lado, esto es algo común en cualquier protocolo de comunicaciones. En TCP/IP cada una de estas unidades de información recibe el nombre de "datagrama" (datagram), y son conjuntos de datos que se envían como mensajes independientes. PROTOCOLOS TCP/IP· FTP (File Transfer Protocol). Se utiliza para transferencia de archivos. · SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Es una aplicación para el correo electrónico. · TELNET: Permite la conexión a una aplicación remota desde un proceso o terminal. · RPC (Remote Procedure Call). Permite llamadas a procedimientos situados remotamente. Se utilizan las llamadas a RPC como si fuesen procedimientos locales. · SNMP (Simple Network Management Protocol). Se trata de una aplicación para el control de la red. · NFS (Network File System). Permite la utilización de archivos distribuidos por los programas de la red. · X-Windows. Es un protocolo para el manejo de ventanas e interfaces de usuario. CÓMO
FUNCIONA TCP/IP IP: IP a diferencia del protocolo X.25, que está orientado a conexión, es sin conexión. Está basado en la idea de los datagramas interred, los cuales son transportados transparentemente, pero no siempre con seguridad, desde el hostal fuente hasta el hostal destinatario, quizás recorriendo varias redes mientras viaja. El protocolo IP trabaja de la siguiente manera; la capa de transporte toma los mensajes y los divide en datagramas, de hasta 64K octetos cada uno. Cada datagrama se transmite a través de la red interred, posiblemente fragmentándose en unidades más pequeñas, durante su recorrido normal. Al final, cuando todas las piezas llegan a la máquina destinataria, la capa de transporte los reensambla para así reconstruir el mensaje original. Un datagrama IP consta de una parte de cabecera y una parte de texto. La cabecera tiene una parte fija de 20 octetos y una parte opcional de longitud variable El protocolo IP identifica a cada computadora que se encuentre conectado a la red mediante su correspondiente dirección. Esta dirección es un número de 32 bit que debe ser único para cada host, y normalmente suele representarse como cuatro cifras de 8 bit separadas por puntos. TCPUna entidad de transporte TCP acepta mensajes de longitud arbitrariamente grande procedentes de los procesos de usuario, los separa en pedazos que no excedan de 64K octetos y, transmite cada pedazo como si fuera un datagrama separado. La capa de red, no garantiza que los datagramas se entreguen apropiadamente, por lo que TCP deberá utilizar temporizadores y retransmitir los datagramas si es necesario. Los datagramas que consiguen llegar, pueden hacerlo en desorden; y dependerá de TCP el hecho de reensamblarlos en mensajes, con la secuencia correcta. Cada
octeto de datos transmitido por TCP tiene su propio número de secuencia
privado. El espacio de números de secuencia tiene una extensión de 32
bits, para asegurar que los duplicados antiguos hayan desaparecidos,
desde hace tiempo, en el momento en que los números de secuencia den la
vuelta. TCP, sin embargo, sí se ocupa en forma explícita del problema
de los duplicados retardados cuando intenta establecer una conexión,
utilizando el protocolo de ida-vuelta-ida para este propósito. EN
QUE SE UTILIZA TCP/IP
Muchas grandes redes han sido implementadas con estos protocolos, incluyendo DARPA Internet "Defense Advanced Research Projects Agency Internet", en español, Red de la Agencia de Investigación de Proyectos Avanzados de Defensa. De igual forma, una gran variedad de universidades, agencias gubernamentales y empresas de computadoras, están conectadas mediante los protocolos TCP/IP. Cualquier máquina de la red puede comunicarse con otra distinta y esta conectividad permite enlazar redes físicamente independientes en una red virtual llamada Internet. Las máquinas en Internet son denominadas "hosts" o nodos. TCP/IP proporciona la base para muchos servicios útiles, incluyendo correo electrónico, transferencia de ficheros y login remoto. El correo electrónico está diseñado para transmitir ficheros de texto pequeños. Las utilidades de transferencia sirven para transferir ficheros muy grandes que contengan programas o datos. También pueden proporcionar chequeos de seguridad controlando las transferencias. El login remoto permite a los usuarios de una computadora acceder a una máquina remota y llevar a cabo una sesión interactiva.
ARPANET
ARPANet
(Advanced Research Projects Agency Network) fue la red que se
convirtió en la base de Internet. La financió principalmente el ejército
de los Estados Unidos y consistía en una cantidad de computadoras
individuales conectados por medio de líneas alquiladas y usando un
esquema de conmutación de paquetes. ARPANet
fue reemplazada en los años 80 por una red militar separada, la Red de
Datos de Defensa, y NSFNet, una red de computadoras científicas y académicas
financiados por la fundación nacional para las ciencias (National
Science Foundation). En 1995, NSFNet por su parte empezó una retirada programada para entregar su backbone de Internet (llamado vBNS) a un consorcio de proveedores comerciales de backbones (PSINet, UUNET,ANS/AOL, Sprint, MCI, y AGIS-Net99).
Ethernet
Ethernet
es la capa física más popular la tecnología LAN usada actualmente.
Otros tipos de LAN incluyen Token Ring, Fast Ethernet, FDDI, ATM y
LocalTalk. Ethernet es popular porque permite un buen equilibrio entre
velocidad, costo y facilidad de instalación. Estos puntos fuertes,
combinados con la amplia aceptación en el mercado y la habilidad de
soportar virtualmente todos los protocolos de red populares, hacen a
Ethernet la tecnología ideal para la red de la mayoría los usuarios de
la informática actual. La norma de Ethernet fue definida por el
Instituto para los Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) como
IEEE Standard 802.3. Adhiriéndose a la norma de IEEE, los equipo y
protocolos de red pueden interoperar eficazmente. Arquitectura
Ethernet
A
finales de 1960, la universidad de hawai desarrolló una red de área
amplia(WAN, Red que se extiende a través de un área geográfica
mayor a una LAN). La universidad necesitaba conectar varias
computadora que estaban esparcidas a través de su campus. La pieza
principal en el diseño de la red fue llamado Carrier-Sense Multiple
Access with Collision Detection (CSMA/CD). Carrier-Sense significa
que la computadora escucha el cable de la red y espera hasta un periodo
de silencio para poder mandar su mensaje. Multiple Access se
refiere a que múltiples computadoras pueden estar conectadas en el
mismo cable de red. Collision Detection es una protección contra
mensajes chocando en el transito. Este
temprano diseño de red fue la fundación de lo que hoy es Ethernet. En
1972, Xerox Corporation creó el experimental Ethernet, y en 1975
introdujo el primer producto Ethernet. La versión original de este
producto de red fue diseñado como un sistema de 2.94mbps(Megabits por
segundos) conectando hasta 100 computadoras en un cable de un
kilometro. El
Ethernet de Xerox fue tan existoso que Xerox, Intel y Digital crearon un
standard para Ethernet de 10mbps. Este diseño fue la base de la
especificación IEEE 802.3. El producto Ethernet se apega en la mayoria
de las partes del standard 802.3. El
CSMA/CD funciona de la siguiente manera: cuando una computadora
desea mandar información primero escucha el cable de la red para
revisar que no se este usando en ese precioso momento (Carrier-Sense).
Esto se oye muy sencillo, pero el problema reside en que dos o mas
computadoras al escuchar que no se esta usando el cable pueden mandar el
exacto mismo momento su información (Multiple Access), y como solamente
puede haber uno y sólo un mensaje en tránsito en el cable se produce
una colisión. Entonces las computadoras detectan la colisión y deciden
reenviar su información a un intervalo al azar, es importante que sea
al azar ya que si ambas computadoras tuvieran el mismo intervalo fijo se
produciría un ciclo vicioso de colisiones y reenvíos (Collision
Detection). Asi por ejemplo al detectar la colisión una computadora se
espera tres milisegundos y la otra cinco milisegundos, siendo obvio que
una computadora reenviara en primer lugar y la otra esperará a que el
cable este de nuevo sin tránsito. Evidentemente
que en una misma red Ethernet al haber muchas computadoras tratando de
enviar datos al mismo tiempo y/o al haber una transferencia masiva de
datos se crea un gran porcentaje de colisiones y utilización. Si se
pasa del 1% de colisiones y/o 15% de utilización de cable ya se dice
que la red está saturada. Además, las señales de este tipo de red
tienden a degradarse con la distancia debido a la resistencia, la
capacidad u otros factores. Inclusive la señal todavia se puede
distorsionar por las interferencias eléctricas exteriores generadas por
los motores, las luces fluorecentes y otros dispositivos eléctricos.
Cuanto más se aumenta la velocidad de transmisión de los datos. Más
susceptible es la señal a degradarse. Por esta razón las normas de
Ethernet especifican los tipos de cables, los protectores y las
distancias del mismo, la velocidad de transmisión y otros detalles para
trabajar y proporcionar un servicio relativamente libre de errores en la
mayoría de los entornos. Las
redes Ethernet pueden utilizar diferentes tipos de cableado, cada uno
con sus beneficios y problemas. Los tres cableados más comunes son
Thinnet, Thicknet, y Twisted Pair (Par trenzado). Thinnet
ó 10Base2 puede transmitir datos a 10mbps por Banda Base(señales
digitales), pudiendo llegar el cableado hasta 185 metros. Se utiliza
cable coaxial RG-58 el cual es bastante barato por lo que a esta red
también se le conoce como CheapNet. Un mismo segmento de cable puede
soportar hasta 30 computadoras. Es el más utilizado y recomendado para
redes pequeñas. Utiliza la topologia local bus, donde un mismo cable
recorre todas y cada una de las computadoras. Thicknet
ó 10Base5 transmite datos a 10mbps por Banda Base en un cableado
que puede alcanzar 500 metros. El cableado es grueso y es utilizado
principalmente para largas oficinas o hasta todas las computadoras de un
edificio. Del cable principal (backbone) salen cables usualmente Par
Trenzado que se conectan a directamente a cada una de las computadoras.
Se pueden conectar hasta 100 computadoras con este cableado en un mismo
segmento. Twisted
Pair ó 10BaseT transmite datos a 10mbps por Banda Base y utiliza un
Hub (concentrador)desde el cual con cable Par Trenzado se conecta cada
una de las computadoras quedando en forma similar a estrella. El Hub
queda en el centro de la estrella y funciona como "repetidor".
El cable desde el Hub hasta la computadora no debe de medir más de 100
metros. Tipos
de redes y protocolos para WIN, UNIX y MAC
Protocolos Los
protocolos de red son normas que permiten a las computadoras
comunicarse. Un protocolo define la forma en que las computadoras deben
identificarse entre si en una red, la forma en que los datos deben
transitar por la red, y cómo esta información debe procesarse una vez
que alcanza su destino final. Los protocolos también definen
procedimientos para gestionar transmisiones o "paquetes"
perdidos o dañados. Algunos
de los protocolos más populares en la actualidad: IPX
(para Novell NetWare) TCP/IP
(para UNIX, WindowsNT, Windows 95/98 y otras plataformas) DECnet
(para conectar una red de computadoras Digitales) AppleTalk
(para los computadoras Macintosh) NetBIOS/NetBEUI (para redes LAN Manager y WindowsNT) Aunque cada protocolo de la red es diferente, todos pueden compartir el mismo cableado físico. Este concepto es conocido como "independencia de protocolos," lo que significa que dispositivos que son compatibles en las capas de los niveles físico y de datos permiten al usuario ejecutar muchos protocolos diferentes sobre el mismo medio físico.
CONCLUSIONES
Pc
Hardware Eduard
Puigdemunt i Gelabert & Harlam José Alvarado Sediles “Arquitectura ethernet” <http://www.pchardware.org/redes/redes_ethernet.php> Terra
networks “ARPANET” <http://www.terra.com/informatica/que-es/arpanet.cfm> 1999. Miguel
Alejandro Soto “Protocolo
TCP/IP” <http://members.es.tripod.de/janjo/janjo1.html> Lantronix “Guía Didáctica de Ethernet” <http://www.consulintel.es/Html/Tutoriales/Lantronix/guia_et_p1.html>
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