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Modelo TCP/IP | Ejemplos de Arquitecturas de Redes | Arquitecturas de Redes

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La arquitectura TCP/IP se suele confundir muchas veces con un protocolo de comunicaciones concreto, cuando, en realidad, es una compleja arquitectura de red que incluye varios de ellos, apilados por capas. Es, sin lugar a dudas, la más utilizada del mundo, ya que es la base de comunicación de Internet y también se utiliza ampliamente en las distintas versiones de los sistemas operativos Unix y Linux (aunque debido a su gran utilización ha sido también implementado en otros sistemas como Windows).

En el año 1973, el DoD o Departamento de Defensa de Estados Unidos) inició un programa de investigación para el desarrollo de tecnologías de comunicación de redes de trasmisión de datos. El objetivo fundamental era desarrollar una red de comunicación que cumpliera las siguientes características:

  1. Permite interconectar redes diferentes. Esto quiere decir que la red en general pueda estar formada por tramos que usan tecnología de transmisión diferente.
  2. Sea tolerante a fallos. El DoD deseaba una red que fuera capaz de soportar ataques terroristas o incluso alguna guerra nuclear sin perderse datos y manteniendo las comunicaciones establecidas.
  3. Permita el uso de aplicaciones diferentes: transferencia de archivos, comunicación en tiempo real, etc.

Todos estos objetivos implicaron el diseño de una red con topología irregular donde la información se fragmentaba para seguir rutas diferentes hacia el destinatario. Si alguna de esas rutas fallaba repentinamente, la información podría seguir rutas alternativas. Así, surgieron dos redes distintas: una dedicada a la investigación, ARPANET, y otra de uso exclusivamente militar, MILNET.

 

El DoD permitió a varias universidades que colaboran en el proyecto, y ARPANET se expandió gracias a la interconexión de esas universidades e instalaciones del Gobierno. Este modelo se nombró después como arquitectura TCP/IP, por las iniciales de sus dos protocolos más importantes. En 1980 TCP/IP se incluyó en Unix 4.2 de Berkeley y fue el protocolo militar estándar en 1983. En ese mismo año nació la red global Internet, que utiliza también esta arquitectura de comunicación. ARPANET dejó de funcionar oficialmente en 1990.

Algunos de los motivos de la popularidad alcanzada por esta arquitectura son:

  1. Es independiente de los fabricantes y de las marcas comerciales.
  2. Soporta múltiples tecnologías de redes.
  3. Es capaz de interconectar redes de diferentes tecnologías y fabricantes.
  4. Puede funcionar en máquinas de cualquier tamaño, desde ordenadores personales a grandes supercomputadoras.
  5. Se ha convertido en estándar de comunicación en EEUU desde 1983.

La arquitectura de TCP/IP se construyó diseñando inicialmente los protocolos para, posteriormente, integrarlos por capas en la arquitectura. Por esa razón, a TCP/IP muchas veces se la califica como pila de protocolos. Su modelo por niveles es algo diferente a OSI de ISO, como se demuestra en la imagen que ve en pantalla.

Observe que TCP/IP solo tiene definidas cuatro capas (mientras que OSI tiene siete). Las funciones que realizan cada una de ellas son las siguientes:

  • Capa de Subred: el modelo no da mucha información de esta capa y solamente se especifica que debe existir algún protocolo que conecte la estación con la red. La razón fundamental es que, como TCP/IP se diseñó para su funcionamiento sobre redes diferentes, esta capa depende de la tecnología utilizada y no se especifica de antemano.
  • Capa de Interred: esta capa es la más importante de la arquitectura y su misión consiste en permitir que las estaciones envíen información a la red y los hagan viajar de forma independiente hacia su destino. Durante ese viaje, los paquetes pueden atravesar las redes diferentes y llegar desordenados. Esta capa no se responsabiliza de la tarea de ordenar de nuevo los mensajes en el destino. El protocolo más importante de esta capa se llama IP, aunque también existen otros protocolos.
  • Capa de Transporte: esta cumple la función de establecer una conversación entre el origen y el destino, de igual forma hace la capa de transporte en el modelo OSI. Puesto que las capas inferiores no se responsabilizan del control de errores ni de la ordenación de los mensajes, esta debe realizar todo ese trabajo. Aquí también se han definido varios protocolos, entre los que destacan TCP o Protocolo de Control de Transmisión, orientado a la conexión y fiable, y UDP o Protocolo de Datagrama de Usuario, no orientado a la conexión y no fiable. 
  • Capa de Aplicación: esta capa contiene, al igual que la capa de aplicación de OSI, todos los protocolos de alto nivel que utilizan los programas para comunicarse. Aquí se encuentra el protocolo de terminal virtual (TELNET), el de transferencia de archivos (FTP), el protocolo HTTP que usan los navegadores para recuperar páginas en la World Wide Web, los protocolos de gestión del correo electrónico, etc.

Las capas de sesión y presentación no existen en la arquitectura TCP/IP, ya que los diseñadores pensaron que no necesitaban. La experiencia obtenida con los trabajos realizados en el modelo OSI ha comprobado que esta visión fue correcta: se utilizan muy poco en la mayoría de las aplicaciones de comunicación. En caso de que alguna aplicación desee utilizar un servicio de encriptación de datos o recuperación ante caídas, será necesario incluirlos dentro del propio programa de aplicación.

El modelo TCP/IP original no distinguía los conceptos de capa, servicio, interfaz y protocolo, aunque revisiones posteriores han incluido parte de esta nomenclatura. Por esta razón, el modelo OSI es más flexible a los cambios, ya que la interacción y encapsulación entre capas es más estricta. 

Otro problema que tiene TCP/IP es que en sus capas inferiores no se distingue entre el nivel físico y el nivel de enlace, funciones que resultan completamente diferentes. Como resultado, se incluye una sola capa de subred en la que coexiste una amalgama de protocolos y estándares de redes que poco se comprende.