Transmisión de información a través de Internet

TCP/IP. Gateway. Comunicación. WAN. Modelo OSI. Protocolo IP. IPv6. Ethernet. ARP

  • Enviado por: Arale
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 88 páginas
publicidad
publicidad

La transmisión de información en Internet.


Introducción.

La gran rapidez con la que Internet se ha expandido y popularizado en los últimos años ha supuesto una revolución muy importante en el mundo de las comunicaciones, llegando a causar cambios en muchos aspectos de la sociedad. Lo que se conoce hoy como Internet es en realidad un conjunto de redes independientes (de área local y área extensa) que se encuentran conectadas entre sí, permitiendo el intercambio de datos y constituyendo por lo tanto una red mundial que resulta el medio idóneo para el intercambio de información, distribución de datos de todo tipo e interacción personal con otras personas.

Internet tiene su origen en la red informática ARPAnet que comenzó a desarrollarse en los Estados Unidos como un proyecto del DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) sobre la década de los 60, aunque hasta el inicio de la década de los 70 no comenzaron a crearse las primeras aplicaciones. A finales de 1969 cuatro hosts fueron conectados en esta red inicial, la cual fue creciendo rápidamente durante los años siguientes, pero fue a partir de 1972 cuando se comenzó a investigar la forma de que los paquetes de información puedan moverse a través de varias redes de diferentes tipos y no necesariamente compatibles. De esta manera se consiguen enlazar redes independientes consiguiendo que puedan comunicarse de forma transparente los ordenadores de todas ellas. Este proyecto recibió el nombre de "Internetting", y para referirse al sistema de redes funcionando conjuntamente y formando una red mayor se utilizó el nombre de "Internet".

La red continuó extendiéndose por todo el país con gran rapidez, conectando a universidades e instituciones de investigación y educación, organizaciones gubernamentales o no gubernamentales, y redes privadas y comerciales. De esta manera continuó su desarrollo durante los años 80 extendiéndose internacionalmente, pero ha sido en los 90 cuando Internet se ha convertido en un nuevo y revolucionario medio de comunicación a escala mundial. Los nuevos medios desarrollados para hacer el acceso a Internet mucho más sencillo y agradable para cualquier usuario han influido notablemente en esta expansión, convirtiendo a Internet en la gran red mundial.


Conceptos básicos.

Una red de ordenadores permite conectar a los ordenadores que la forman con la finalidad de compartir información, como documentos o bases de datos, o recursos físicos, como impresoras o unidades de disco. Las redes suelen clasificarse según su extensión en:

  • LAN (Local Area Network): Son las redes de área local. La extensión de este tipo de redes suele estar restringida a una sala o edificio, aunque también podría utilizarse para conectar dos o más edificios próximos.

  • WAN (Wide Area Network): Son redes que cubren un espacio muy amplio, conectando a ordenadores de una cuidad o un país completo. Para ello se utilizan las líneas de teléfono y otros medios de transmisión más sofisticados, como pueden ser las microondas. La velocidad de transmisión suele ser inferior que en las redes locales.

Varias redes pueden conectarse entre sí formando una red lógica de área mayor. Para que la transmisión entre todas ellas sea posible se emplean los routers, que son los sistemas que conectando físicamente varias redes se encargan de dirigir la información por el camino adecuado. Cuando las redes que se conectan son de diferente tipo y con protocolos distintos se hace necesario el uso de los gateways, los cuales además de encaminar la información también son capaces de convertir los datos de un protocolo a otro. Generalmente los términos router y gateway se emplean indistintamente para referirse de forma general a los sistemas encargados del encaminamiento de datos en Internet.

Lo que se conoce como Internet es en realidad una red de redes, la interconexión de otras redes independientes de manera que puedan compartir información entre ellas a lo largo de todo el planeta. Para ello es necesario el uso de un protocolo de comunicaciones común. El protocolo que proporciona la compatibilidad necesaria para la comunicación en Internet es el TCP/IP.

Los protocolos de comunicaciones definen las normas que posibilitan que se establezca una comunicación entre varios equipos o dispositivos, ya que estos equipos pueden ser diferentes entre sí. Un interfaz, sin embargo, es el encargado de la conexión física entre los equipos, definiendo las normas para las características eléctricas y mecánicas de la conexión.

Exceptuando a los routers cualquier ordenador conectado a Internet y, por tanto, capaz de compartir información con otro ordenador se conoce con el nombre de host (anfitrión). Un host debe identificarse de alguna manera que lo distinga de los demás para poder recibir o enviar datos. Para ello todos los ordenadores conectados a Internet disponen de una dirección única y exclusiva. Esta dirección, conocida como dirección de Internet o dirección IP, es un número de 32 bit que generalmente se representa en cuatro grupos de 8 bit cada uno separados por puntos y en base decimal (esto es así en la versión número 4 del protocolo IP, pero no en la 6). Un ejemplo de dirección IP es el siguiente: 205.198.48.1.


El modelo OSI.

El modelo OSI (Open System Interconection) es utilizado por prácticamente la totalidad de las redes del mundo. Este modelo fue creado por el ISO (Organización Internacional de Normalización), y consiste en siete niveles o capas donde cada una de ellas define las funciones que deben proporcionar los protocolos con el propósito de intercambiar información entre varios sistemas. Esta clasificación permite que cada protocolo se desarrolle con una finalidad determinada, lo cual simplifica el proceso de desarrollo e implementación. Cada nivel depende de los que están por debajo de él, y a su vez proporciona alguna funcionalidad a los niveles superiores. Los siete niveles del modelo OSI son los siguientes:

Aplicación

El nivel de aplicación es el destino final de los datos donde se proporcionan los servicios al usuario.

Presentación

Se convierten e interpretan los datos que se utilizarán en el nivel de aplicación.

Sesión

Encargado de ciertos aspectos de la comunicación como el control de los tiempos.

Transporte

Transporta la información de una manera fiable para que llegue correctamente a su destino.

Red

Nivel encargado de encaminar los datos hacia su destino eligiendo la ruta más efectiva.

Enlace

Enlace de datos. Controla el flujo de los mismos, la sincronización y los errores que puedan producirse.

Físico

Se encarga de los aspectos físicos de la conexión, tales como el medio de transmisión o el hardware.


Arquitectura cliente-servidor.

La arquitectura cliente-servidor es una forma específica de diseño de aplicaciones, aunque también se conoce con este nombre a los ordenadores en los que se estas aplicaciones son ejecutadas. Por un lado, el cliente es el ordenador que se encarga de efectuar una petición o solicitar un servicio. El cliente no posee control sobre los recursos, sino que es el servidor el encargado de manejarlos. Por otro lado, el ordenador remoto que actúa como servidor evalúa la petición del cliente y decide aceptarla o rechazarla consecuentemente. Una vez que el servidor acepta el pedido la información requerida es suministrada al cliente que efectuó la petición, siendo este último el responsable de proporcionar los datos al usuario con el formato adecuado. Finalmente debemos precisar que cliente y servidor no tienen que estar necesariamente en ordenadores separados, sino que pueden ser programas diferentes que se ejecuten en el mismo ordenador.


El protocolo TCP/IP.

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. En Internet se diferencian cuatro niveles o capas en las que se agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de la siguiente manera:

  • 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).

  • 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.

  • 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.

  • Enlace: Los niveles OSI correspondientes son el de enlace y el nivel físico. Los protocolos que pertenecen a este nivel son los encargados de la transmisión a través del medio físico al que se encuentra conectado cada host, como puede ser una línea punto a punto o una red Ethernet.

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.


TCP (Transmission Control Protocol).

El protocolo de control de transmisión (TCP) pertenece al nivel de transporte, siendo el encargado de dividir el mensaje original en datagramas de menor tamaño, y por lo tanto, mucho más manejables. Los datagramas serán dirigidos a través del protocolo IP de forma individual. El protocolo TCP se encarga además de añadir cierta información necesaria a cada uno de los datagramas. Esta información se añade al inicio de los datos que componen el datagrama en forma de cabecera.

La cabecera de un datagrama contiene al menos 160 bit que se encuentran repartidos en varios campos con diferente significado. Cuando la información se divide en datagramas para ser enviados, el orden en que éstos lleguen a su destino no tiene que ser el correcto. Cada uno de ellos puede llegar en cualquier momento y con cualquier orden, e incluso puede que algunos no lleguen a su destino o lleguen con información errónea. Para evitar todos estos problemas el TCP numera los datagramas antes de ser enviados, de manera que sea posible volver a unirlos en el orden adecuado. Esto permite también solicitar de nuevo el envío de los datagramas individuales que no hayan llegado o que contengan errores, sin que sea necesario volver a enviar el mensaje completo. A continuación de la cabecera puede existir información opcional. En cualquier caso el tamaño de la cabecera debe ser múltiplo de 32 bits, por lo que puede ser necesario añadir un campo de tamaño variable y que contenga ceros al final para conseguir este objetivo cuando se incluyen algunas opciones. El campo de tamaño contiene la longitud total de la cabecera TCP expresada en el número de palabras de 32 bits que ocupa. Esto permite determinar el lugar donde comienzan los datos.

Dos campos incluidos en la cabecera y que son de especial importancia son los números de puerto de origen y puerto de destino. Los puertos proporcionan una manera de distinguir entre las distintas transferencias, ya que un mismo ordenador puede estar utilizando varios servicios o transferencias simultáneamente, e incluso puede que por medio de usuarios distintos. El puerto de origen contendrá un número cualquiera que sirva para realizar esta distinción. Además, el programa cliente que realiza la petición también se debe conocer el número de puerto en el que se encuentra el servidor adecuado. Mientras que el programa del usuario utiliza números prácticamente aleatorios, el servidor deber tener asignado un número estándar para que pueda ser utilizado por el cliente. (Por ejemplo, en el caso de la transferencia de ficheros FTP el número oficial es el 21). Cuando es el servidor el que envía los datos, los números de puertos de origen y destino se intercambian.

En la transmisión de datos a través del protocolo TCP la fiabilidad es un factor muy importante. Para poder detectar los errores y pérdida de información en los datagramas, es necesario que el cliente envíe de nuevo al servidor unas señales de confirmación una vez que se ha recibido y comprobado la información satisfactoriamente. Estas señales se incluyen en el campo apropiado de la cabecera del datagrama (Acknowledgment Number), que tiene un tamaño de 32 bit. Si el servidor no obtiene la señal de confirmación adecuada transcurrido un período de tiempo razonable, el datagrama completo se volverá a enviar. Por razones de eficiencia los datagramas se envían continuamente sin esperar la confirmación, haciéndose necesaria la numeración de los mismos para que puedan ser ensamblados en el orden correcto.

También puede ocurrir que la información del datagrama llegue con errores a su destino. Para poder detectar cuando sucede esto se incluye en la cabecera un campo de 16 bit, el cual contiene un valor calculado a partir de la información del datagrama completo (checksum). En el otro extremo el receptor vuelve a calcular este valor, comprobando que es el mismo que el suministrado en la cabecera. Si el valor es distinto significaría que el datagrama es incorrecto, ya que en la cabecera o en la parte de datos del mismo hay algún error.

La forma en que TCP numera los datagramas es contando los bytes de datos que contiene cada uno de ellos y añadiendo esta información al campo correspondiente de la cabecera del datagrama siguiente. De esta manera el primero empezará por cero, el segundo contendrá un número que será igual al tamaño en bytes de la parte de datos del datagrama anterior, el tercero con la suma de los dos anteriores, y así sucesivamente. Por ejemplo, para un tamaño fijo de 500 bytes de datos en cada datagrama, la numeración sería la siguiente: 0 para el primero, 500 para el segundo, 1000 para el tercero, etc.

Existe otro factor más a tener en cuenta durante la transmisión de información, y es la potencia y velocidad con que cada uno de los ordenadores puede procesar los datos que le son enviados. Si esto no se tuviera en cuenta, el ordenador de más potencia podría enviar la información demasiado rápido al receptor, de manera que éste no pueda procesarla. Este inconveniente se soluciona mediante un campo de 16 bit (Window) en la cabecera TCP, en el cual se introduce un valor indicando la cantidad de información que el receptor está preparado para procesar. Si el valor llega a cero será necesario que el emisor se detenga. A medida que la información es procesada este valor aumenta indicando disponibilidad para continuar la recepción de datos.


Protocolos alternativos a TCP.

TCP es el protocolo más utilizado para el nivel de transporte en Internet, pero además de éste existen otros protocolos que pueden ser más convenientes en determinadas ocasiones. Tal es el caso de UDP y ICMP.

UDP (User Datagram Protocol)

El protocolo de datagramas de usuario (UDP) puede ser la alternativa al TCP en algunos casos en los que no sea necesario el gran nivel de complejidad proporcionado por el TCP. Puesto que UDP no admite numeración de los datagramas, éste protocolo se utiliza principalmente cuando el orden en que se reciben los mismos no es un factor fundamental, o también cuando se quiere enviar información de poco tamaño que cabe en un único datagrama.

Cuando se utiliza UDP la garantía de que un paquete llegue a su destino es mucho menor que con TCP debido a que no se utilizan las señales de confirmación. Por todas estas características la cabecera del UDP es bastante menor en tamaño que la de TCP. Esta simplificación resulta en una mayor eficiencia en determinadas ocasiones.

Un ejemplo típico de una situación en la que se utiliza el UDP es cuando se pretende conectar con un ordenador de la red, utilizando para ello el nombre del sistema. Este nombre tendrá que ser convertido a la dirección IP que le corresponde y, por tanto, tendrá que ser enviado a algún servidor que posea la base de datos necesaria para efectuar la conversión. En este caso es mucho más conveniente el uso de UDP.

ICMP (Internet Control Message Protocol)

El protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP) es de características similares al UDP, pero con un formato aún más simple. Su utilidad no está en el transporte de datos "de usuario", sino en los mensajes de error y de control necesarios para los sistemas de la red.


IP (Internet Protocol) versión 4.

El IP es un protocolo que pertenece al nivel de red, por lo tanto, es utilizado por los protocolos del nivel de transporte como TCP para encaminar los datos hacia su destino. IP tiene únicamente la misión de encaminar el datagrama, sin comprobar la integridad de la información que contiene. Para ello se utiliza una nueva cabecera que se antepone al datagrama que se está tratando. Suponiendo que el protocolo TCP ha sido el encargado de manejar el datagrama antes de pasarlo al IP, la estructura del mensaje una vez tratado quedaría así:

Cabecera IP
(20 byte)

Cabecera TCP
(20 byte)

Datos

La cabecera IP tiene un tamaño de 160 bit y está formada por varios campos de distinto significado. Estos campos son:

  • Versión: Número de versión del protocolo IP utilizado. Tendrá que tener el valor 4. Tamaño: 4 bit.

  • Longitud de la cabecera: (Internet Header Length, IHL) Especifica la longitud de la cabecera expresada en el número de grupos de 32 bit que contiene. Tamaño: 4 bit.

  • Tipo de servicio: El tipo o calidad de servicio se utiliza para indicar la prioridad o importancia de los datos que se envían, lo que condicionará la forma en que éstos serán tratados durante la transmisión. Tamaño: 8 bit.

  • Longitud total: Es la longitud en bytes del datagrama completo, incluyendo la cabecera y los datos. Como este campo utiliza 16 bit, el tamaño máximo del datagrama no podrá superar los 65.535 bytes, aunque en la práctica este valor será mucho más pequeño. Tamaño: 16 bit.

  • Identificación: Valor de identificación que se utiliza para facilitar el ensamblaje de los fragmentos del datagrama. Tamaño: 16 bit.

  • Flags: Indicadores utilizados en la fragmentación. Tamaño: 3 bit.

  • Fragmentación: Contiene un valor (offset) para poder ensamblar los datagramas que se hayan fragmentado. Está expresado en número de grupos de 8 bytes (64 bit), comenzando con el valor cero para el primer fragmento. Tamaño: 16 bit.

  • Límite de existencia: Contiene un número que disminuye cada vez que el paquete pasa por un sistema. Si este número llega a cero, el paquete será descartado. Esto es necesario por razones de seguridad para evitar un bucle infinito, ya que aunque es bastante improbable que esto suceda en una red correctamente diseñada, no debe descuidarse esta posibilidad. Tamaño: 8 bit.

  • Protocolo: El número utilizado en este campo sirve para indicar a qué protocolo pertenece el datagrama que se encuentra a continuación de la cabecera IP, de manera que pueda ser tratado correctamente cuando llegue a su destino. Tamaño: 8 bit.

  • Comprobación: El campo de comprobación (checksum) es necesario para verificar que los datos contenidos en la cabecera IP son correctos. Por razones de eficiencia este campo no puede utilizarse para comprobar los datos incluidos a continuación, sino que estos datos de usuario se comprobarán posteriormente a partir del campo de comprobación de la cabecera siguiente, y que corresponde al nivel de transporte. Este campo debe calcularse de nuevo cuando cambia alguna opción de la cabecera, como puede ser el límite de existencia. Tamaño: 16 bit.

  • Dirección de origen: Contiene la dirección del host que envía el paquete. Tamaño: 32 bit.

  • Dirección de destino: Esta dirección es la del host que recibirá la información. Los routers o gateways intermedios deben conocerla para dirigir correctamente el paquete. Tamaño: 32 bit.

  • La dirección de Internet.

El protocolo IP identifica a cada ordenador 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.

La dirección de Internet (IP Address) se utiliza para identificar tanto al ordenador en concreto como la red a la que pertenece, de manera que sea posible distinguir a los ordenadores que se encuentran conectados a una misma red. Con este propósito, y teniendo en cuenta que en Internet se encuentran conectadas redes de tamaños muy diversos, se establecieron tres clases diferentes de direcciones, las cuales se representan mediante tres rangos de valores:

  • Clase A: Son las que en su primer byte tienen un valor comprendido entre 1 y 126, incluyendo ambos valores. Estas direcciones utilizan únicamente este primer byte para identificar la red, quedando los otros tres bytes disponibles para cada uno de los hosts que pertenezcan a esta misma red. Esto significa que podrán existir más de dieciséis millones de ordenadores en cada una de las redes de esta clase. Este tipo de direcciones es usado por redes muy extensas, pero hay que tener en cuenta que sólo puede haber 126 redes de este tamaño. ARPAnet es una de ellas, existiendo además algunas grandes redes comerciales, aunque son pocas las organizaciones que obtienen una dirección de "clase A". Lo normal para las grandes organizaciones es que utilicen una o varias redes de "clase B".

  • Clase B: Estas direcciones utilizan en su primer byte un valor comprendido entre 128 y 191, incluyendo ambos. En este caso el identificador de la red se obtiene de los dos primeros bytes de la dirección, teniendo que ser un valor entre 128.1 y 191.254 (no es posible utilizar los valores 0 y 255 por tener un significado especial). Los dos últimos bytes de la dirección constituyen el identificador del host permitiendo, por consiguiente, un número máximo de 64516 ordenadores en la misma red. Este tipo de direcciones tendría que ser suficiente para la gran mayoría de las organizaciones grandes. En caso de que el número de ordenadores que se necesita conectar fuese mayor, sería posible obtener más de una dirección de "clase B", evitando de esta forma el uso de una de "clase A".

  • Clase C: En este caso el valor del primer byte tendrá que estar comprendido entre 192 y 223, incluyendo ambos valores. Este tercer tipo de direcciones utiliza los tres primeros bytes para el número de la red, con un rango desde 192.1.1 hasta 223.254.254. De esta manera queda libre un byte para el host, lo que permite que se conecten un máximo de 254 ordenadores en cada red. Estas direcciones permiten un menor número de host que las anteriores, aunque son las más numerosas pudiendo existir un gran número redes de este tipo (más de dos millones).

  • 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

    En la clasificación de direcciones anterior se puede notar que ciertos números no se usan. Algunos de ellos se encuentran reservados para un posible uso futuro, como es el caso de las direcciones cuyo primer byte sea superior a 223 (clases D y E, que aún no están definidas), mientras que el valor 127 en el primer byte se utiliza en algunos sistemas para propósitos especiales. También es importante notar que los valores 0 y 255 en cualquier byte de la dirección no pueden usarse normalmente por tener otros propósitos específicos.

    El número 0 está reservado para las máquinas que no conocen su dirección, pudiendo utilizarse tanto en la identificación de red para máquinas que aún no conocen el número de red a la que se encuentran conectadas, en la identificación de host para máquinas que aún no conocen su número de host dentro de la red, o en ambos casos.

    El número 255 tiene también un significado especial, puesto que se reserva para el broadcast. El broadcast es necesario cuando se pretende hacer que un mensaje sea visible para todos los sistemas conectados a la misma red. Esto puede ser útil si se necesita enviar el mismo datagrama a un número determinado de sistemas, resultando más eficiente que enviar la misma información solicitada de manera individual a cada uno. Otra situación para el uso de broadcast es cuando se quiere convertir el nombre por dominio de un ordenador a su correspondiente número IP y no se conoce la dirección del servidor de nombres de dominio más cercano.

    Lo usual es que cuando se quiere hacer uso del broadcast se utilice una dirección compuesta por el identificador normal de la red y por el número 255 (todo unos en binario) en cada byte que identifique al host. Sin embargo, por conveniencia también se permite el uso del número 255.255.255.255 con la misma finalidad, de forma que resulte más simple referirse a todos los sistemas de la red.

    El broadcast es una característica que se encuentra implementada de formas diferentes dependiendo del medio utilizado, y por lo tanto, no siempre se encuentra disponible. En ARPAnet y en las líneas punto a punto no es posible enviar broadcast, pero sí que es posible hacerlo en las redes Ethernet, donde se supone que todos los ordenadores prestarán atención a este tipo de mensajes.

    En el caso de algunas organizaciones extensas puede surgir la necesidad de dividir la red en otras redes más pequeñas (subnets). Como ejemplo podemos suponer una red de clase B que, naturalmente, tiene asignado como identificador de red un número de dos bytes. En este caso sería posible utilizar el tercer byte para indicar en qué red Ethernet se encuentra un host en concreto. Esta división no tendrá ningún significado para cualquier otro ordenador que esté conectado a una red perteneciente a otra organización, puesto que el tercer byte no será comprobado ni tratado de forma especial. Sin embargo, en el interior de esta red existirá una división y será necesario disponer de un software de red especialmente diseñado para ello. De esta forma queda oculta la organización interior de la red, siendo mucho más cómodo el acceso que si se tratara de varias direcciones de clase C independientes.


    IP (Internet Protocol) versión 6.

    La nueva versión del protocolo IP recibe el nombre de IPv6, aunque es también conocido comúnmente como IPng (Internet Protocol Next Generation). El número de versión de este protocolo es el 6 frente a la versión 4 utilizada hasta entonces, puesto que la versión 5 no pasó de la fase experimental. Los cambios que se introducen en esta nueva versión son muchos y de gran importancia, aunque la transición desde la versión 4 no debería ser problemática gracias a las características de compatibilidad que se han incluido en el protocolo. IPng se ha diseñado para solucionar todos los problemas que surgen con la versión anterior, y además ofrecer soporte a las nuevas redes de alto rendimiento (como ATM, Gigabit Ethernet, etc.)

    Una de las características más llamativas es el nuevo sistema de direcciones, en el cual se pasa de los 32 a los 128 bit, eliminando todas las restricciones del sistema actual. Otro de los aspectos mejorados es la seguridad, que en la versión anterior constituía uno de los mayores problemas. Además, el nuevo formato de la cabecera se ha organizado de una manera más efectiva, permitiendo que las opciones se sitúen en extensiones separadas de la cabecera principal.


    Formato de la cabecera.

    El tamaño de la cabecera que el protocolo IPv6 añade a los datos es de 320 bit, el doble que en la versión 4. Sin embargo, esta nueva cabecera se ha simplificado con respecto a la anterior. Algunos campos se han retirado de la misma, mientras que otros se han convertido en opcionales por medio de las extensiones. De esta manera los routers no tienen que procesar parte de la información de la cabecera, lo que permite aumentar de rendimiento en la transmisión. El formato completo de la cabecera sin las extensiones es el siguiente:

    • Versión: Número de versión del protocolo IP, que en este caso contendrá el valor 6. Tamaño: 4 bit.

    • Prioridad: Contiene el valor de la prioridad o importancia del paquete que se está enviando con respecto a otros paquetes provenientes de la misma fuente. Tamaño: 4 bit.

    • Etiqueta de flujo: Campo que se utiliza para indicar que el paquete requiere un tratamiento especial por parte de los routers que lo soporten. Tamaño: 24 bit.

    • Longitud: Es la longitud en bytes de los datos que se encuentran a continuación de la cabecera. Tamaño: 16 bit.

    • Siguiente cabecera: Se utiliza para indicar el protocolo al que corresponde la cabecera que se sitúa a continuación de la actual. El valor de este campo es el mismo que el de protocolo en la versión 4 de IP. Tamaño: 8 bit.

    • Límite de existencia: Tiene el mismo propósito que el campo de la versión 4, y es un valor que disminuye en una unidad cada vez que el paquete pasa por un nodo. Tamaño:8 bit.

    • Dirección de origen: El número de dirección del host que envía el paquete. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4. Tamaño: 128 bit.

    • Dirección de destino: Número de dirección de destino, aunque puede no coincidir con la dirección del host final en algunos casos. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4 del protocolo IP. Tamaño: 128 bi

    Las extensiones que permite añadir esta versión del protocolo se sitúan inmediatamente después de la cabecera normal, y antes de la cabecera que incluye el protocolo de nivel de transporte. Los datos situados en cabeceras opcionales se procesan sólo cuando el mensaje llega a su destino final, lo que supone una mejora en el rendimiento. Otra ventaja adicional es que el tamaño de la cabecera no está limitado a un valor fijo de bytes como ocurría en la versión 4.

    Por razones de eficiencia, las extensiones de la cabecera siempre tienen un tamaño múltiplo de 8 bytes. Actualmente se encuentran definidas extensiones para routing extendido, fragmentación y ensamblaje, seguridad, confidencialidad de datos, etc.


    Direcciones en la versión 6.

    El sistema de direcciones es uno de los cambios más importantes que afectan a la versión 6 del protocolo IP, donde se han pasado de los 32 a los 128 bit (cuatro veces mayor). Estas nuevas direcciones identifican a un interfaz o conjunto de interfaces y no a un nodo, aunque como cada interfaz pertenece a un nodo, es posible referirse a éstos a través de su interfaz.

    El número de direcciones diferentes que pueden utilizarse con 128 bits es enorme. Teóricamente serían 2128 direcciones posibles, siempre que no apliquemos algún formato u organización a estas direcciones. Este número es extremadamente alto, pudiendo llegar a soportar más de 665.000 trillones de direcciones distintas por cada metro cuadrado de la superficie del planeta Tierra. Según diversas fuentes consultadas, estos números una vez organizados de forma práctica y jerárquica quedarían reducidos en el peor de los casos a 1.564 direcciones por cada metro cuadrado, y siendo optimistas se podrían alcanzar entre los tres y cuatro trillones.

    Existen tres tipos básicos de direcciones IPng según se utilicen para identificar a un interfaz en concreto o a un grupo de interfaces. Los bits de mayor peso de los que componen la dirección IPng son los que permiten distinguir el tipo de dirección, empleándose un número variable de bits para cada caso. Estos tres tipos de direcciones son:

    • Direcciones unicast: Son las direcciones dirigidas a un único interfaz de la red. Las direcciones unicast que se encuentran definidas actualmente están divididas en varios grupos. Dentro de este tipo de direcciones se encuentra también un formato especial que facilita la compatibilidad con las direcciones de la versión 4 del protocolo IP.

    • Direcciones anycast: Identifican a un conjunto de interfaces de la red. El paquete se enviará a un interfaz cualquiera de las que forman parte del conjunto. Estas direcciones son en realidad direcciones unicast que se encuentran asignadas a varios interfaces, los cuales necesitan ser configurados de manera especial. El formato es el mismo que el de las direcciones unicast.

    • Direcciones multicast: Este tipo de direcciones identifica a un conjunto de interfaces de la red, de manera que el paquete es enviado a cada una de ellos individualmente.

    Las direcciones de broadcast no están implementadas en esta versión del protocolo, debido a que esta misma función puede realizarse ahora mediante el uso de las direcciones multicast.


    Niveles físico y de enlace: Ethernet.

    Los protocolos que pertenecen al nivel de enlace o interfaz de red de Internet (niveles físico y de enlace en el modelo OSI) deben añadir más información a los datos provenientes de IP para que la transmisión pueda realizarse. Es el caso, por ejemplo, de las redes Ethernet, de uso muy extendido actualmente. Este tipo de redes utiliza su propio sistema de direcciones, junto con una nueva cabecera para los datos.

    Las redes locales Ethernet son posiblemente la tecnología que domina en Internet. Este tipo de redes fue desarrollado por Xerox durante los años 70, y entre sus características podemos destacar su alto nivel de rendimiento, la utilización de cable coaxial para la transmisión, una velocidad de 10Mbit/seg. y CSMA/CD como técnica de acceso.

    Ethernet es un medio en el que todos los ordenadores pueden acceder a cada uno de los paquetes que se envían, aunque un ordenador sólo tendrá que prestar atención a aquellos que van dirigidos a él mismo.

    La técnica de acceso CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection) permite a que todos los dispositivos puedan comunicarse en el mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor en cada instante. De esta manera todos los sistemas pueden ser receptores de forma simultánea, pero la información tiene que ser transmitida por turnos. Si varios dispositivos intentan transmitir en el mismo instante la colisión es detectada, de forma que cada uno de ellos volverá a intentar la transmisión transcurrido un pequeño intervalo de tiempo aleatorio.

    Suponemos que el protocolo de nivel de transporte utilizado es el TCP. De esta manera, cuando se pretende enviar un mensaje IP a través de un red Ethernet, la estructura final del mismo quedaría con el siguiente formato:

    Cabecera
    Ethernet

    Cabecera IP
    (20 byte)

    Cabecera TCP
    (20 byte)

    Datos

    Checksum
    Ethernet

    La cabecera Ethernet consta de 14 bytes, en los que se incluyen 3 campos: La dirección de origen (48 bit), la dirección de destino (48 bit), y el código de tipo (16 bit) que se utiliza para permitir el uso de diferentes protocolos en la misma red (TCP/IP es uno de ellos). El checksum o campo de detección de errores (32 bit) no se incluye en la cabecera Ethernet, sino que se sitúa al final del mensaje, y se calcula a partir de todos los datos del paquete completo. A estos datos hay que sumar un campo de una longitud de 64 bit que se envía inmediatamente antes de la cabecera, y cuya misión es sincronizar la línea para marcar el momento en que comienzan los datos del paquete completo.

    Es importante notar que las direcciones utilizadas por Ethernet no guardan ninguna relación con las direcciones de Internet. Así como las direcciones IP de Internet son asignadas por el usuario, las direcciones Ethernet se asignan "de fábrica". Esta es la razón por la que se utilizan 48 bit en las direcciones, ya que de esta manera se obtiene un número lo suficientemente elevado de direcciones como para asegurar que no sea necesario repetir los valores.

    En una red Ethernet los paquetes son transportados de un ordenador a otro de manera que son visibles para todos, siendo necesario un procedimiento para identificar los paquetes que pertenecen a cada ordenador. Cuando el paquete es recibido en el otro extremo, la cabecera y el checksum se retiran, se comprueba que los datos corresponden a un mensaje IP, y este mensaje se pasa al protocolo IP para que sea procesado.

    El tamaño máximo para un paquete de datos varía de unas redes a otras. En el caso de Ethernet el tamaño puede ser de 1500 bytes, para otras redes puede ser menor o bastante mayor en el caso de redes muy rápidas. Aquí surge otro problema, pues normalmente los paquetes de tamaño mayor resultan más eficientes para transmitir grandes cantidades de información. Sin embargo, se debe tener en cuenta que las redes del receptor y el emisor pueden ser muy distintas. Por este motivo el protocolo TCP está preparado para negociar el tamaño máximo de los datagramas que serán enviados durante el resto de la conexión. Pero así el problema no queda completamente resuelto porque hasta que los paquetes lleguen a su destino es muy probable que tengan que atravesar otras redes intermedias, las cuales puede que no sean capaces de soportar el tamaño de los paquetes que se está enviando. Se hace necesario entonces dividir el paquete original en otros más pequeños para que puedan ser manejados: Esto se conoce como fragmentación (fragmentation).

    La fragmentación es posible gracias a determinados campos que el protocolo IP introduce en su cabecera. Estos campos de fragmentación se usan cuando ha sido necesario dividir el paquete enviado originalmente, de manera que éste pueda ser reconstruido por el host receptor a través del protocolo TCP/IP. Este último proceso de reconstrucción de los paquetes se conoce como "reensamblaje" (reassembly).

    El nivel de red.

    • La heterogeneidad en las clases de redes no parece que cambie pronto:

    • La base de redes distintas instaladas está creciendo.

    • El punto de decisiones de compras de redes se está bajando en las organizaciones.

    • Las redes distintas tienen tecnología distinta, así que no es una sorpresa que haya software distinto.

    • Dispositivos para conectar las redes:

    • Repetidores. Amplifican o regeneran las señales para permitir cables más largos.

    • Bridges. Son dispositivos de guardar-y-reenviar. Operan en el nivel de enlace y pueden cambiar los campos de los marcos.

    • Ruteadores de protocolos múltiples. Son como los bridges pero funcionan en el nivel de red. Pueden conectar redes de protocolos distintos.

    • Gateways (puertas) de transporte. Conectan las redes a nivel de transporte.

    • Gateways de aplicación. Conectan dos partes de una aplicación (por ejemplo, correo electrónico) que usan formatos distintos.

    • Porque los gateways frecuentemente conectan dos redes que pertenecen a organizaciones distintas, a veces se divide un gateway en dos partes (gateways medios). Las organizaciones no tienen que estar de acuerdo sobre la administración de una máquina ya que cada uno administra su máquina propia. Solamente tienen que estar de acuerdo sobre el protocolo entre los gateways medios.

    • Algunas diferencias entre las redes:

    • Clase de servicio. Orientado a la conexión o sin conexión.

    • Protocolos. IP, IPX, CLNP, AppleTalk, DECnet, etc.

    • Direcciones. De un nivel (802) o jerárquicas (IP).

    • Tamaño de paquete. Cada red tiene su máximo propio.

    • Control de errores. Entrega confiable y en orden o sin orden.

    • Control de flujo. Ventana deslizante, control de velocidad, o ningún.

    • Control de congestión. Cubo agujereado, paquetes de bloqueo, etc.

    • Seguridad.

    • Contabilidad. Por tiempo conectado, por paquete, por byte, o ninguna.

    • Dos enfoques a la creación de las internets:

    • Circuitos virtuales concatenados. Se establece una ruta a través de muchos gateways que convierten los paquetes. No se los pueden implementar si una de las redes es de datagrama.

    • Internet sin conexión. Los paquetes tienen que encontrar una ruta al destino. Las direcciones crean problemas. La principal ventaja de las internets basadas en los datagramas es que se las pueden usar sobre redes que no soportan los circuitos virtuales.

    • Túneles. Si la fuente y el destino están en la misma clase de red, es sencillo conectarlos a través de algún tipo distinto de red. Se insertan los paquetes de la primera red en paquetes de la red de conexión y se extraen los paquetes de nuevo en la red de destino.

    • Fragmentación. Un problema grande en las internets es el tamaño máximo de los paquetes. Si un paquete es demasiado grande para la próxima red que tiene que atravesar, el gateway tiene que partirlo en fragmentos.

    • Fragmentación transparente. El gateway parte el paquete. Se mandan todos los fragmentos al mismo gateway de salida, donde se los montan de nuevo. El gateway de salida tiene que saber cuando tiene todos los fragmentos. Todos los paquetes tienen que salir a través del mismo gateway. Hay que pagar el overhead de partir y montar en cada red de paquetes pequeños.

    • Fragmentación no transparente. El host de destino tiene que montar el paquete de nuevo. Hay más overhead porque los fragmentos persisten hasta el fin del viaje. Empero, se pueden usar gateways múltiples de salida.

    • Una manera para enumerar los fragmentos es que cada encabezamiento tiene el número del paquete original, el número del primer fragmento elemental en el paquete, y un bit que indica el fragmento final. Los fragmentos consisten en conjuntos de fragmentos elementales que son suficientes pequeños para cualquiera red en la internet. Se los dividen cuando sea necesario.

    • Firewalls. Con un firewall, todos los paquetes que entran o salen de un dominio son examinados. Consiste en dos filtros de paquete (son ruteadores con alguna funcionalidad extra) y un gateway de aplicación entre ellos.

    • Se usan dos filtros para asegurar que no hay ningún camino que sale afuera o entra hacia dentro sin pasar el gateway de aplicación.

    • Los filtros chequean las puertas de los paquetes de TCP para determinar si dejan pasar un paquete. Porque es difícil determinar los propósitos de los paquetes de UDP, a veces se los prohiben completamente.

    • El gateway de aplicación puede filtrar los paquetes en una manera más sofisticada.

    El nivel de red en la Internet

    • El protocolo de IP (Internet Protocol) es la base fundamental de la Internet. Porta datagramas de la fuente al destino. El nivel de transporte parte el flujo de datos en datagramas. Durante su transmisión se puede partir un datagrama en fragmentos que se montan de nuevo en el destino.

    • Paquetes de IP:

    • Versión. Es 4. Permite las actualizaciones.

    • IHL. La longitud del encabezamiento en palabras de 32 bits. El valor máximo es 15, o 60 bytes.

    • Tipo de servicio. Combinaciones varios de la confiabilidad y la velocidad son posibles. No usado.

    • Longitud total. Hasta un máximo de 65.535 bytes.

    • Identificación. Para determinar a qué datagrama pertenece un fragmento.

    • DF (Don't Fragment). El destino no puede montar el datagrama de nuevo.

    • MF (More Fragments). No establecido en el fragmento último.

    • Desplazamiento del fragmento. A qué parte del datagrama pertenece este fragmento. El tamaño del fragmento elemental es 8 bytes.

    • Tiempo para vivir. Se lo decrementa cada salto.

    • Protocolo. Protocolo de transporte a que se debiera pasar el datagrama.

    • Las opciones incluyen el ruteo estricto (se especifica la ruta completa), el ruteo suelto (se especifican solamente algunos ruteadores en la ruta), y grabación de la ruta.

    • Las direcciones de IP consisten en 32 bits. Hay 126 redes de 16 millón hosts cada una, 16.382 de 65.536, y 2 millón de 254. Los valores de 0 indican esta red y los de -1 la dirección de broadcast. Las direcciones que empiezan con 127 son para pruebas de loopback.

    • Normalmente se dividen una dirección de una clase en subredes. Esto permite que una organización tiene, por ejemplo, una dirección de clase B pero muchas subredes dentro de esto. Se divide la parte de la dirección que es normalmente el host en una dirección de red y una dirección de host.

    • Hay una escasez de direcciones. El problema es que la mayoría de las organizaciones eligen direcciones de clase B, aunque la mitad de las redes de clase B tienen menos de 50 hosts. Ahora se usa CIDR (Classless InterDomain Routing) para asignar las redes de clase C en bloques de tamaños variables. Hay cuatro bloques grandes para Europa, Norteamérica, Sudamérica, y Asia/Pacífico. En cada uno se combinan en los ruteadores una dirección y una máscara para determinar a qué organización pertenece una dirección.

    Protocolos de control

    • La Internet tiene varios protocolos de control al nivel de red.

    • ICMP (Internet Control Message Protocol). Ejemplos de paquetes: No se puede alcanzar el destino, la vida de un paquete expiró, valor ilegal en el encabezamiento, paquete de bloqueo (no usado más), paquete de eco o respuesta.

    • ARP (Address Resolution Protocol). En una LAN es difícil mantener la correspondencia entre las direcciones de IP y las direcciones de LAN (por ejemplo, en una Ethernet hay direcciones de 48 bits). El protocolo ARP permite que una máquina haga un broadcast para preguntar qué dirección local pertenece a alguna dirección de IP. En esta manera no se necesita una tabla de configuración, que simplifica la administración.

    • RARP (Reverse ARP). Permite que una máquina que acaba de bootear pueda encontrar su dirección de IP. Hay también el protocolo BOOTP, cuyos mensajes son de UDP y se pueden reenviar sobre ruteadores.

    IPv6

    • Fines:

    • Soportar miles de millones de hosts, incluso con la asignación ineficiente de direcciones.

    • Reducir el tamaño de las tablas de ruteo.

    • Simplificar el protocolo, que permite un procesamiento más rápida.

    • Proveer más seguridad.

    • Usar tipos distintos de servicio.

    • Mejorar el multicasting.

    • Permitir que un host puede viajar sin cambiar su dirección.

    • Permitir que el protocolo pueda cambiar en el futuro.

    • Permitir que los protocolos nuevos y antiguos puedan coexistir.

    • Puntos principales del diseño aceptado:

    • Direcciones de 16 bytes, que implica <MATH>7×1023</MATH> por metro cuadrado de la tierra.

    • Un encabezamiento de 7 campos en vez de 13.

    • Mejor apoyo para las opciones.

    • Mejor seguridad con la autenticación y la privacidad.

    • Más tipos de servicio.

    • IPv6 no usa la fragmentación. Los ruteadores tienen que manejar paquetes de 576 bytes. Si un paquete es mayor que una red puede manejar, se rechaza el paquete y el host tiene que fragmentarlo.

    • Se eliminó el checksum.

    • Se permiten datagramas de tamaños grandes (jumbograms), que es importante para las aplicaciones de supercomputador.


    ARP (Address Resolution Protocol).

    El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) es necesario debido a que las direcciones Ethernet y las direcciones IP son dos números distintos y que no guardan ninguna relación. Así, cuando pretendemos dirigirnos a un host a través de su dirección de Internet se necesita convertir ésta a la correspondiente dirección Ethernet.

    ARP es el protocolo encargado de realizar las conversiones de dirección correspondientes a cada host. Para ello cada sistema cuenta con una tabla con la dirección IP y la dirección Ethernet de algunos de los otros sistemas de la misma red. Sin embargo, también puede ocurrir que el ordenador de destino no se encuentre en la tabla de direcciones, teniendo entonces que obtenerla por otros medios.

    Con la finalidad de obtener una dirección Ethernet destino que no se encuentra en la tabla de conversiones se utiliza el mensaje ARP de petición. Este mensaje es enviado como broadcast, es decir, que estará disponible para que el resto de los sistemas de la red lo examinen, y el cual contiene una solicitud de la dirección final de un sistema a partir de su dirección IP. Cuando el ordenador con el que se quiere comunicar analiza este mensaje comprueba que la dirección IP corresponde a la suya y envía de regreso el mensaje ARP de respuesta, el cual contendrá la dirección Ethernet que se estaba buscando. El ordenador que solicitó la información recibirá entonces el mensaje de respuesta y añadirá la dirección a su propia tabla de conversiones para futuras referencias.

    El mensaje de petición ARP contiene las direcciones IP y Ethernet del host que solicita la información, además de la dirección IP del host de destino. Estos mensajes son aprovechados en algunas ocasiones también por otros sistemas de la red para actualizar sus tablas, ya que el mensaje es enviado en forma de broadcast. El ordenador de destino, una vez que ha completado el mensaje inicial con su propia dirección Ethernet, envía la respuesta directamente al host que solicitó la información.


    Routing.

    Ya se ha expuesto anteriormente la forma en que los datagramas pasan de un ordenador de la red a otro mediante el protocolo IP, sin embargo en esta sección se comenta con más detalle el proceso que permite que la información llegue hasta su destino final. Esto se conoce con el nombre de routing.

    Para los ejemplos que aparecen a continuación se va a suponer que todas las redes locales en las que se implementan los protocolos de Internet TCP/IP pertenecen a la tecnología Ethernet, aunque las redes utilizadas en la práctica pueden ser de muy diversos tipos. También se supondrá que se está utilizando el protocolo IP versión 4, con direcciones de 32 bit.

    Las tareas de routing son implementadas por el protocolo IP sin que los protocolos de un nivel superior tales como TCP o UDP tengan constancia de ello. Cuando se quiere enviar información por Internet a un ordenador, el protocolo IP comprueba si el ordenador de destino se encuentra en la misma red local que el ordenador origen. Si es así, se enviará el correspondiente datagrama de forma directa: la cabecera IP contendrá el valor de la dirección Internet del ordenador destino, y la cabecera Ethernet contendrá el valor de la dirección de la red Ethernet que corresponde a este mismo ordenador.

    Cuando se pretende enviar información a un ordenador remoto que está situado en una red local diferente al ordenador de origen, el proceso resulta más complicado. Esto se conoce como routing indirecto, y es el caso que se presenta más frecuentemente cuando se envía información en Internet. La figura 1 muestra un ejemplo en el que dos redes locales que utilizan la tecnología de Internet se enlazan para intercambiar información, creando una red lógica de mayor tamaño gracias a la funcionalidad del protocolo IP.

    En Internet existen un elevado número de redes independientes conectadas entre sí mediante el uso de los routers. Un ordenador puede actuar como un router si se conecta a varias redes al mismo tiempo, disponiendo por lo tanto de más de una interfaz de red así como de varias direcciones IP y Ethernet (tantas como redes a las que se encuentre conectado). El router, por supuesto, puede enviar y recibir información de los hosts de todas las redes a las que está conectado, y siempre será de forma directa. Continuando con el ejemplo anterior, el host A puede comunicarse de forma directa con el host B, así como los hosts A y B pueden enviar o recibir información del router. En ambos casos se trata de routing directo, pues el ordenador que actúa como router está conectado a la red 'alfa' de la misma manera que los ordenadores A y B, teniendo una dirección IP propia asignada que lo identifica dentro de esta misma red. La situación es la misma para la red 'omega' donde el router es identificado a través de una segunda dirección IP que corresponde con esta red.

    Si sólo fuésemos a enviar información de manera directa dentro de una misma red no sería necesario el uso del protocolo TCP/IP, siendo el mismo especialmente indicado cuando se desea una comunicación con otras redes. En este caso los datagramas tendrán que ser encaminados a través del router para llegar a su destino. La forma de hacer esto es a través del protocolo IP, el cual decide si la información puede enviarse directamente o si por el contrario debe utilizarse el método indirecto a través de un router. Tomamos de nuevo el ejemplo de la figura 1: Suponemos que el host B de la red 'alfa' necesita comunicarse con el host X situado en la red 'omega'. Una vez que se ha determinado que el destino no se encuentra en la misma red, envía el datagrama IP hacia el router correspondiente. Como este router y el ordenador que envía la información se encuentran conectados a la misma red, se trata por tanto de routing directo, ya comentado anteriormente, y por consiguiente sólo será necesario determinar la dirección Ethernet del router mediante empleo del protocolo ARP. El paquete enviado incluirá la dirección del router como dirección Ethernet de destino, pero sin embargo, la dirección de destino IP corresponderá al ordenador final al que va dirigido el paquete, el host X en el ejemplo. El router recibe el paquete y a través del protocolo IP comprueba que la dirección de Internet de destino no corresponde con ninguna de las asignadas como suyas, procediendo entonces a determinar la localización de la 'omega', en la que se entrega el paquete al ordenador de destino.

    Hasta este punto se ha supuesto que sólo existe un único router, pero es bastante probable que una red con conexión a Internet posea múltiples enlaces con otras redes, y por lo tanto más de un router. Entonces... ¿cómo determina el protocolo IP el sistema correcto al que debe dirigirse? Para resolver este problema cada ordenador utiliza una tabla donde se relaciona cada una de las redes existentes con el router que debe usarse para tener acceso. Debe tenerse en cuenta que los routers indicados en estas tablas pueden no estar conectados directamente a las redes con las que están relacionados, sino que lo que se indica es el mejor camino para acceder a cada una de ellas. Por esta razón, cuando un router recibe un paquete que debe ser encaminado, busca en su propia tabla de redes la entrada correspondiente a la red para, una vez encontrada, entregarlo al ordenador de destino. Es importante notar que en el caso de que el router no tenga conexión directa a la misma red que el ordenador de destino, la búsqueda en su tabla de redes dará como resultado la dirección de un nuevo router al que dirigir el paquete, y así continuará el proceso sucesivamente hasta encontrar el destino final.

    La figura 2 muestra la estructura de los protocolos para cada ordenador de Internet que se encuentre conectado a una red Ethernet. Para un ordenador con más de un interfaz de red en el esquema aparecerían todas las Ethernet con sus correspondientes protocolos ARP, pero en cualquier caso sería un único protocolo IP el que se utilice, aunque éste disponga de varias direcciones asignadas.

    A causa de la extensión de Internet, es normal que un paquete atraviese numerosas redes (pueden ser decenas) hasta llegar a su destino. La ruta que tiene que recorrer un paquete en su viaje a través de la red no está determinada inicialmente, sino que es el resultado de la consulta en las tablas de direcciones individuales de los ordenadores intermedios.

    Ya se ha mencionado anteriormente que todos los host de Internet necesitan disponer de una tabla de routing con la información de otras redes, pero esto supondría algunos inconvenientes adicionales (como el tamaño y la necesidad de mantenimiento). Con la finalidad de reducir los inconvenientes se utilizan los routers (o gateways) por defecto. De esta manera cuando un host no posee información del camino correcto para un determinado paquete, éste es enviado al router que tiene asignado por defecto. Si este router es el único del que dispone la red no habrá ningún inconveniente y el paquete continuará su camino. Sin embargo, cuando existen varios routers para la misma red puede ocurrir que el utilizado por defecto no sea el más apropiado para el paquete que se quiere enviar, por lo que se necesita algún procedimiento para notificar el error al host que envió el paquete. El protocolo ICMP es el utilizado para enviar estos mensajes de notificación que informan al host de la ruta correcta, y que en muchos casos éste utiliza para actualizar su propia tabla de routing y que los próximos paquetes con el mismo destino sean dirigidos de forma correcta.

    La creación y mantenimiento de la tabla de redes para routing es un proceso complejo que debe ser realizado por el administrador de la red. Aquí hay que tener en cuenta que la enorme extensión de Internet supone una gran dificultad para conseguir que sean correctas todas las entradas de la tabla, además de que esta tabla puede llegar a tener un tamaño considerable. La utilización de routers por defecto mejora la situación al permitir que sean estos los que guarden el registro de la red sin que los ordenadores individuales tengan que ocuparse en ello, pero estos routers sí que deberían tener una tabla completa. Para facilitar el mantenimiento de la tabla existen algunos protocolos para routing que permiten que un router o gateway cualquiera pueda encontrar por sí mismo la localización de otros routers o gateways y guardar la información acerca del mejor camino para acceder a cada red.

    Lógicamente el proceso real de routing sobre Internet suele ser mucho más complejo que el expuesto aquí, principalmente por el uso de redes y tecnologías muy distintas e incompatibles. Esto obliga a que se realicen conversiones en el formato de los paquetes para que puedan pasar a través de medios diferentes, pero en cualquier caso el protocolo IP proporciona una transmisión transparente para los protocolos de nivel superior y las aplicaciones de red.

    Algoritmos de ruteo

    • El algoritmo de ruteo decide en qué línea de salida se debiera transmitir un paquete que llega. Propiedades deseables:

    • Correctitud y sencillez.

    • Robustez. Una red puede tener que operar por años y experimentará fallas de software y hardware. El algoritmo de ruteo no debe requerer que se reinicializa la red después de fallas parciales.

    • Estabilidad. Debiera tener un equilibrio.

    • Justicia y optimalidad. Están frecuentemente contradictorias. Se necesita una balanza entre la eficiencia global y la justicia al individual. ¿Qué podemos optimizar? El retraso por paquete o la utilización global de la red son posibilidades. Estos también están contradictorios, porque con 100% utilización los retrasos aumentan. Una solución intermedia es minimizar el número de saltos.

    • Los algoritmos pueden ser adaptativos o no. Los primeros cambian sus decisiones de ruteo para reflejar la topología y el tráfico en la red. Los últimos son estáticos.

    • El principio de optimalidad. Si el ruteador <MATH>J</MATH> está en el camino óptimo desde ruteador <MATH>I</MATH> a ruteador <MATH>K</MATH>, entonces la ruta óptima desde <MATH>J</MATH> a <MATH>K</MATH> está en la misma ruta. El conjunto de rutas óptimas forma el árbol de hundir (sink tree). El fin de los algoritmos de ruteo es descubrir y usar los árboles de hundir de todos los ruteadores. Un problema es que la topología cambia.

    Algoritmos estáticos

    • Camino más corto. Se calculan los caminos más cortos usando alguna métrica. Posibilidades: el número de saltos, la distancia física, el retraso de transmisión por un paquete de prueba, el ancho de banda, el tráfico promedio, el costo de comunicación, etc.

    • Inundación. Se manda cada paquete que llega sobre todas las otras líneas. Puede generar un número infinito de paquetes, así que se necesita un método para restringir la inundación.

    • Se puede usar un contador de saltos en cada paquete que se decrementa después de cada salto. Cuando el contador es cero se descarta el paquete.

    • Se pueden guardar números de secuencia agregados por cada ruteador a los paquetes. Los ruteadores mantienen listas de los números de secuencia más altos vistos y descartan los paquetes que son duplicados.

    • En la inundación selectiva se mandan los paquetes solamente sobre las líneas que salen más o menos en la dirección correcta.

    • Ruteo basado en el flujo. Usa la topología y la carga para determinar las rutas óptimas. Si el tráfico entre nodos es conocido, se lo puede analizar usando la teoría de colas. Probando conjuntos distintos de rutas se puede minimizar el retraso promedio de la red.

    • En general las redes modernas usan los algoritmos dinámicos en vez de los estáticos.

    Ruteo de vector de distancia

    • Se llaman estos algoritmos también Bellman-Ford y Ford-Fulkerson. Eran los algoritmos originales de ruteo de la ARPANET.

    • Cada ruteador mantiene una tabla (un vector) que almacena las mejores distancias conocidas a cada destino y las líneas a usar para cada destino. Se actualizan las tablas intercambiando información con los vecinos.

    • La tabla de un ruteador almacena una entrada para cada uno de los ruteadores en la subred (los ruteadores son los índices). Las entradas almacenan la línea preferida de salida y una estimación del tiempo o la distancia al destino. Se pueden usar métricas distintas (saltos, retrasos, etc.).

    • Cada ruteador tiene que medir las distancias a sus vecinos. Por ejemplo, si la métrica es el retraso, el ruteador la puede medir usando paquetes de eco.

    • Cada <MATH>T</MATH> msegs los ruteadores intercambian sus tablas con sus vecinos. Un ruteador usa las tablas de sus vecinos y sus mediciones de las distancias a sus vecinos para calcular una nueva tabla.

    • El ruteo de vector de distancia sufre el problema que incorpora buenas noticias rápidamente pero malas noticias muy lentamente. </MATH>Los ruteadores no pueden detectar el ciclo, y el número de saltos a <MATH>A</MATH> crece por solamente uno en cada turno. Este problema se llama contar a infinito, y hay que establecer un valor de infinito suficiente pequeño para detectarlo. Por ejemplo, el valor puede ser la longitud del camino más largo más uno.

    • Hay muchas soluciones a este problema, pero ninguna lo soluciona completamente. Una usada frecuentemente es la del horizonte partido. En esta variación del algoritmo la única diferencia es que siempre se reporta una distancia infinita a ruteador <MATH>X</MATH> sobre la línea que se usa para rutear a <MATH>X</MATH>.

    Ruteo de estado de enlace

    • En 1979 se reemplazó el uso del ruteo de vector de distancia en la ARPANET. Tenía dos problemas principales:

    • La métrica era la longitud de las colas y no consideraba los anchos de banda de las líneas (originalmente todos eran 56 kpbs).

    • El tiempo para converger era demasiado grande.

    • El nuevo algoritmo que se usa es el ruteo de estado de enlace. Tiene cinco partes. Cada ruteador tiene que

    • Descubrir sus vecinos y sus direcciones.

    • Medir el retraso o costo a cada vecino.

    • Construir un paquete con la información que ha averiguado.

    • Mandar este paquete a todo los ruteadores.

    • Calcular la ruta mínima a cada ruteador.

    • Descubrir los vecinos. Cuando se bootea un ruteador, manda paquetes especiales de saludos sobre cada línea punto-a-punto suya. Los vecinos contestan con sus direcciones únicas. Si más de dos ruteadores están conectados por la LAN, se modela la LAN como un nodo artificial.

    • Medir el costo. El ruteador manda paquetes de eco que los recipientes tienen que contestar inmediatamente. Se divide el tiempo por el viaje de ida y vuelta para determinar el retraso.

    • Un punto interesante es si debiera incluir en el retraso la carga de la línea. Esto corresponde a iniciar el reloj del viaje cuando se pone el paquete en la cola o cuando el paquete alcanza la cabeza de la cola.

    • Si incluimos la carga, se usan las líneas menos cargadas, que mejora el rendimiento.

    • Empero, en este caso es posible tener oscilaciones grandes en el uso de las líneas.

    • Construir el paquete. El paquete consiste en la identidad del mandador, un número de secuencia, la edad, y la lista de vecinos y retrasos. Se pueden construir los paquetes periódicamente o solamente después de eventos especiales.

    • Distribuir los paquetes de estado de enlace. Esto es la parte más difícil del algoritmo, porque las rutas en los ruteadores no cambian juntas. La idea fundamental es usar la inundación.

    • Para restringir la inundación se usan los números de secuencia que se incrementan cada vez se reenvía un paquete. Los ruteadores mantienen pares del ruteador de fuente y el número de secuencia que han visto, y descartan los paquetes viejos. Los paquetes nuevos se reenvían sobre todas las líneas salvo la de llegada.

    • Para evitar que el número de secuencia se desborda, se usan 32 bits.

    • Para evitar que los paquetes pueden vivir por siempre, contienen un campo de edad que se decrementa.

    • Si un ruteador cae o un número de secuencia se convierte malo, se perderán paquetes. Por lo tanto se incluye un campo de edad en cada entrada en la lista. Se decrementa este campo cada segundo y se descarta la información que tiene una edad de cero.

    • Calcular las rutas. Se usa el algoritmo de Dijkstra. Un problema es que, debido a errores en los ruteadores, puede haber problemas en las rutas.

    Ruteo jerárquico

    • Las tablas de ruta crecen con la red. Después de algún punto no es práctico mantener toda la información sobre la red en cada ruteador.

    • En el ruteo jerárquico se divide la red en regiones. Los ruteadores solamente saben la estructura interna de sus regiones.

    • Para una subred de <MATH>N</MATH> ruteadores el número óptimo de niveles es <MATH>lnN</MATH>.

    Ruteo de broadcast

    • Para el broadcast de información hay algunas posibilidades.

    • La más sencilla es mandar un paquete distinto a cada destino, pero esta malgasta ancho de banda.

    • Otra posibilidad es la inundación pero genera demasiado paquetes y consume demasiado ancho de banda.

    • En el ruteo de destinos múltiples, cada paquete almacena la lista de destinos. El ruteador divide el paquete en nuevos para cada línea de salida. Cada paquete tiene una nueva lista de destinos. Se divide la lista original sobre las líneas de salida.

    • Se puede usar el árbol de hundir o cualquier árbol de cobertura para la red, pero esto requiere que los ruteadores saben el árbol (que no es el caso en el ruteo de vector de distancia).

    • En el algoritmo que reenvía usando el camino inverso (reverse path forwarding), se aproxima el comportamiento del uso de un árbol de cobertura. Cuando un paquete llega, se lo reenvía solamente si llegó sobre la línea que se usa para mandar paquetes a su fuente. Es decir, si el paquete llegó sobre esta línea, es probable que tome la ruta mejor a esta ruteador. Si no, es probable que sea un duplicado.

    Algoritmos de control de congestión

    • Cuando hay demasiado paquetes en alguna parte de la subred, el rendimiento baja. Esta situación se llama la congestión.

    • Razones para la congestión:

    • Contienda para las líneas.

    • Memoria insuficiente en los ruteadores. Más memoria puede ayudar hasta un punto, pero aun cuando los ruteadores tienen memoria infinita, la congestión empeora, ya que los paquetes expiran antes de llegar a la cabeza de la cola.

    • Procesadores lentos. Si las CPUs no son suficiente rápidas, las colas pueden aumentar aun cuando hay capacidad en las líneas.

    La congestión propaga hacía arriba porque los mandadores tienen que guardar mensajes que no pueden entregar a un ruteador sobrecargado.

    • El control de la congestión no es el mismo que el control de flujo. En el último el problema es evitar que el mandador manda más datos que el recibidor puede procesar, mientras que en el control de congestión el problema es evitar sobrecargar la capacidad de la red.

    • Se dividen las soluciones al problema de control de congestión en dos clases:

    • Loop abierto. Estas intentan evitar el incidente de congestión. Usan algoritmos para decidir cuándo aceptar más tráfico, cuándo descartar paquetes, etc. Los algoritmos no utilizan el estado actual de la red.

    • Loop cerrado. Estas monitorean el sistema para la congestión y su ubicación, pasan esta información a los lugares donde se la pueden utilizar, y ajustan la operación del sistema para corregir el problema.

    Formación del tráfico

    • Una razón principal de la congestión es que el tráfico viene frecuentemente en ráfagas. Un método de loop abierto para manejar la congestión es forzar que el tráfico es más predecible. Se lo llama la formación del tráfico.

    • La idea en la formación del tráfico es controlar la velocidad promedia de la transmisión de datos y la incidencia de ráfagas.

    • Un cliente puede solicitar servicio para tráfico con algún patrón. Entonces el portador tiene que vigilar que el tráfico del cliente tiene este patrón (la vigilancia del tráfico). Esto es más sencillo con los circuitos virtuales que con los datagramas.

    • Algoritmo de cubo agujereado. Cada host es conectado a la red por una interfaz que contiene un cubo agujereado, es decir, una cola interna finita. Si un paquete llega cuando la cola está llena, se lo descarta. El host puede poner un paquete en la red en cada intervalo. En esta manera se convierte un flujo ondulado en uno uniforme.

    • Con paquetes de tamaños variables se cambia el algoritmo a poner un número fijo de bytes en la red en cada intervalo. Si no quedan suficientes bytes para un paquete, se pierde el residuo y el paquete tiene que esperar hasta el próximo intervalo.

    • Ejemplo: Un computador puede producir 25 MB/seg, que es también la velocidad de la red. Empero los ruteadores solamente pueden manejar esta velocidad por intervalos cortos, y su rendimiento mejor es con velocidades de 2 MB/seg. Los datos llegan en ráfagas de 1 MB (40 mseg), una cada segundo. Entonces se puede usar un cubo de una capacidad de 1 MB y una velocidad de salida de 2 MB/seg.

    • Algoritmo de cubo de token. El algoritmo de cubo agujereado nunca permite ráfagas en la salida. Para muchas aplicaciones es deseable que se permitan más variaciones en la velocidad de salida. En el algoritmo de cubo de token, el cubo contiene tokens en vez de paquetes.. Se añade un token nuevo cada intervalo al cubo hasta algún máximo. Para transmitir un paquete se necesita sacar un token del cubo.

    • No se descartan paquetes cuando el cubo está lleno, sino tokens.

    • En vez del derecho de mandar un paquete, los tokens pueden significar el derecho de mandar algún número de bytes.

    • El algoritmo permite las ráfagas pero hasta alguna longitud limitada <MATH>S</MATH>. Si la capacidad del cubo es <MATH>C</MATH> bytes, los tokens llegan con una velocidad de <MATH>p</MATH> bytes/seg, y la velocidad de salida máxima es <MATH>M</MATH>, tenemos <MATH>C+pS = MS</MATH>, o <MATH>S = C/(M-p)</MATH>. Si <MATH>C = 250</MATH> KB, <MATH>M = 25</MATH> MB/seg, y <MATH>p = 2</MATH> MB/seg, el tiempo de ráfaga máxima es 11 mseg y su tamaño es 272 KB.

    • La vigilancia de estos esquemas requiere que la red simula los algoritmos.

    Control de congestión en subredes de circuitos virtuales

    • Un algoritmo de loop cerrado que se puede usar en las subredes de circuitos virtuales es el control de entrada. Cuando se ha señalizado la congestión, no se establecen más circuitos virtuales.

    • Otro enfoque es rutear los circuitos virtuales nuevos alrededor de las áreas con problemas.

    • También se pueden negociar las características de la conexión durante su establecimiento y reservar el ancho de banda necesario. Pero malgasta recursos.

    Paquetes de bloqueo

    • Cada ruteador puede monitorear las utilizaciones de sus líneas. Puede mantener una variable <MATH>u</MATH> para la utilización que se actualiza según

    <MATH>unuevo = auviejo + (1-a)f</MATH>

    donde <MATH>a</MATH> es algún constante y <MATH>f</MATH> es la utilización del instante.

    • Cuando <MATH>u</MATH> sube sobre algún límite, la línea de salida entra en un estado de aviso. Si la línea de salida de un paquete nuevo está en un estado de aviso, se manda un paquete de bloqueo a su host de fuente original. Este paquete de bloqueo lleva el destino encontrado en el paquete, que permite que la fuente pueda identificar el paquete y la ruta que generaron el paquete de bloqueo. Se establece un bit en el encabezamiento del paquete que previene la generación de nuevos paquetes de bloqueo y lo reenvía como normal.

    • Cuando un host recibe el paquete de bloqueo, debe reducir el tráfico al destino especificado por <MATH>X</MATH> por ciento. Porque ya hay otros paquetes en la ruta que generarán más paquetes de bloqueo, el host los debiera ignorar por algún intervalo. Después del intervalo, si hay más paquetes de bloqueo, debe reducir el flujo de nuevo.

    • Si ningún paquete de bloqueo llega después de algún tiempo, el host puede aumentar el flujo. Normalmente los decrementos son 0,50, 0,25, etc., de la velocidad original. Los incrementos son más pequeños para evitar una nueva incidente de congestión.

    • Un problema con este algoritmo es que los hosts cambian sus comportamientos voluntariamente. Una variación entonces es el algoritmo con colas justas. Cada línea de salida en un ruteador tiene un conjunto de colas, una para cada línea de entrada. El ruteador transmite un paquete por cola en turno. Si un host manda demasiado paquetes, no afecta a otros.

    • Una modificación del algoritmo es tomar en cuenta los tamaños de los paquetes. En esto se elige el próximo paquete usando un round robin que opera byte-por-byte.

    • En el algoritmo con colas justas con pesos, se permiten prioridades distintas para las colas.

    • Un problema con los paquetes de bloqueo es el tiempo por su propagación. En este tiempo el host puede mandar muchos paquetes. Una solución es los paquetes de bloque de salto-por-salto. En esta cada ruteador intermedio tiene que reducir el flujo inmediatamente, que alivia la situación del ruteador más abajo. Este esquema alivia la congestión antes de que pueda desarrollar, pero al costo de requerir más buffers más arriba en el flujo.

    Pérdida de carga

    • Cuando todavía hay demasiado paquetes, los ruteadores pueden elegir paquetes a descartar.

    • En algunas aplicaciones es mejor descartar los paquetes nuevos (por ejemplo, en la transferencia de archivos). En otras (la multimedia), los nuevos tienen más valor. Se llama la primera política vino y la última leche.

    • En general se necesita la ayuda de los mandadores. Puede haber dos clases de paquetes con costos distintos (por ejemplo, en ATM esto es el caso).

    • Generalmente es mejor que un ruteador empieza con descartar paquetes temprano en vez de tarde.


    Sistema de nombres por dominio.

    El sistema de nombres por dominio (DNS, Domain Name System) es una forma alternativa de identificar a una máquina conectada a Internet. La dirección IP resulta difícil de memorizar, siendo su uso más adecuado para los ordenadores. El sistema de nombres por dominio es el utilizado normalmente por las personas para referirse a un ordenador en la red, ya que además puede proporcionar una idea del propósito o la localización del mismo.

    El nombre por dominio de un ordenador se representa de forma jerárquica con varios nombres separados por puntos (generalmente 3 ó 4, aunque no hay límite). Típicamente el nombre situado a la izquierda identifica al host, el siguiente es el subdominio al que pertenece este host, y a la derecha estará el dominio de mayor nivel que contiene a los otros subdominios:

    nombre_ordenador.subdominio.dominio_principal


    Aunque esta situación es la más común, el nombre por dominio es bastante flexible, permitiendo no sólo la identificación de hosts sino que también puede utilizarse para referirse a determinados servicios proporcionados por un ordenador o para identificar a un usuario dentro del mismo sistema. Es el caso de la dirección de correo electrónico, donde el nombre por dominio adquiere gran importancia puesto que el número IP no es suficiente para identificar al usuario dentro de un ordenador.

    Para que una máquina pueda establecer conexión con otra es necesario que conozca su número IP, por lo tanto, el nombre por dominio debe ser convertido a su correspondiente dirección a través de la correspondiente base de datos. En los inicios de Internet esta base de datos era pequeña de manera que cada sistema podía tener su propia lista con los nombres y las direcciones de los otros ordenadores de la red, pero actualmente esto sería impensable. Con esta finalidad se utilizan los servidores de nombres por dominio (DNS servers).

    Los servidores de nombres por dominio son sistemas que contienen bases de datos con el nombre y la dirección de otros sistemas en la red de una forma encadenada o jerárquica.

    Para comprender mejor el proceso supongamos que un usuario suministra el nombre por dominio de un sistema en la red a su ordenador local, realizándose el siguiente proceso:

    • El ordenador local entra en contacto con el servidor de nombres que tiene asignado, esperando obtener la dirección que corresponde al nombre que ha suministrado el usuario.

    • El servidor de nombres local puede conocer la dirección que se está solicitando, entregándosela al ordenador que realizó la petición.

    • Si el servidor de nombres local no conoce la dirección, ésta se solicitará al servidor de nombres que esté en el dominio más apropiado. Si éste tampoco tiene la dirección, llamará al siguiente servidor DNS, y así sucesivamente.

    • Cuando el servidor DNS local ha conseguido la dirección, ésta se entrega al ordenador que realizó la petición.

    • Si el nombre por dominio no se ha podido obtener, se enviará de regreso el correspondiente mensaje de error.


    Servicios de Internet: el nivel de aplicación.

    Los diferentes servicios a los que podemos tener acceso en Internet son proporcionados por los protocolos que pertenecen al nivel de aplicación. Estos protocolos forman parte del TCP/IP y deben aportar entre otras cosas una forma normalizada para interpretar la información, ya que todas las máquinas no utilizan los mismos juegos de caracteres ni los mismos estándares. Los protocolos de los otros niveles sólo se encargan de la transmisión de información como un bloque de bits, sin definir las normas que indiquen la manera en que tienen que interpretarse esos bits. Los protocolos del nivel de aplicación están destinados a tareas específicas, algunos de los cuales se consideran como tradicionales de Internet por utilizarse desde los inicios de la red, como son por ejemplo:

    • Transferencia de ficheros (File Transfer).

    • Correo electrónico (e-mail).

    • Conexión remota (remote login).


    Transferencia de ficheros.

    El protocolo FTP (File Transfer Protocol) se incluye como parte del TCP/IP, siendo éste el protocolo de nivel de aplicación destinado a proporcionar el servicio de transferencia de ficheros en Internet. El FTP depende del protocolo TCP para las funciones de transporte, y guarda alguna relación con TELNET (protocolo para la conexión remota).

    El protocolo FTP permite acceder a algún servidor que disponga de este servicio y realizar tareas como moverse a través de su estructura de directorios, ver y descargar ficheros al ordenador local, enviar ficheros al servidor o copiar archivos directamente de un servidor a otro de la red. Lógicamente y por motivos de seguridad se hace necesario contar con el permiso previo para poder realizar todas estas operaciones. El servidor FTP pedirá el nombre de usuario y clave de acceso al iniciar la sesión (login), que debe ser suministrado correctamente para utilizar el servicio.

    La manera de utilizar FTP es por medio de una serie de comandos, los cuales suelen variar dependiendo del sistema en que se esté ejecutando el programa, pero básicamente con la misma funcionalidad. Existen aplicaciones de FTP para prácticamente todos los sistemas operativos más utilizados, aunque hay que tener en cuenta que los protocolos TCP/IP están generalmente muy relacionados con sistemas UNIX. Por este motivo y, ya que la forma en que son listados los ficheros de cada directorio depende del sistema operativo del servidor, es muy frecuente que esta información se muestre con el formato propio del UNIX. También hay que mencionar que en algunos sistemas se han desarrollado clientes de FTP que cuentan con un interfaz gráfico de usuario, lo que facilita notablemente su utilización, aunque en algunos casos se pierde algo de funcionalidad.

    Existe una forma muy utilizada para acceder a fuentes de archivos de carácter público por medio de FTP. Es el acceso FTP anónimo, mediante el cual se pueden copiar ficheros de los hosts que lo permitan, actuando estos host como enormes almacenes de información y de todo tipo de ficheros para uso público. Generalmente el acceso anónimo tendrá algunas limitaciones en los permisos, siendo normal en estos casos que no se permita realizar acciones tales como añadir ficheros o modificar los existentes. Para tener acceso anónimo a un servidor de FTP hay que identificarse con la palabra "anonymous" como el nombre de usuario, tras lo cual se pedirá el password o clave correspondiente. Normalmente se aceptará cualquier cadena de caracteres como clave de usuario, pero lo usual es que aquí se indique la dirección de correo electrónico propia, o bien la palabra "guest". Utilizar la dirección de correo electrónico como clave de acceso es una regla de cortesía que permite a los operadores y administradores hacerse una idea de los usuarios que están interesados en el servicio, aunque en algunos lugares puede que se solicite esta información rechazando el uso de la palabra "guest".

    El FTP proporciona dos modos de transferencia de ficheros: ASCII y binario. El modo de transferencia ASCII se utiliza cuando se quiere transmitir archivos de texto, ya que cada sistema puede utilizar un formato distinto para la representación de texto. En este caso se realiza una conversión en el formato del fichero original, de manera que el fichero recibido pueda utilizarse normalmente. El modo de transferencia binario se debe utilizar en cualquier otro caso, es decir, cuando el fichero que vamos a recibir contiene datos que no son texto. Aquí no se debe realizar ninguna conversión porque quedarían inservibles los datos del fichero.


    Conexión remota.

    El protocolo diseñado para proporcionar el servicio de conexión remota (remote login) recibe el nombre de TELNET, el cual forma parte del conjunto de protocolos TCP/IP y depende del protocolo TCP para el nivel de transporte.

    El protocolo TELNET es un emulador de terminal que permite acceder a los recursos y ejecutar los programas de un ordenador remoto en la red, de la misma forma que si se tratara de un terminal real directamente conectado al sistema remoto. Una vez establecida la conexión el usuario podrá iniciar la sesión con su clave de acceso. De la misma manera que ocurre con el protocolo FTP, existen servidores que permiten un acceso libre cuando se especifica "anonymous" como nombre de usuario.

    Es posible ejecutar una aplicación cliente TELNET desde cualquier sistema operativo, pero hay que tener en cuenta que los servidores suelen ser sistemas VMS o UNIX por lo que, a diferencia del protocolo FTP para transferencia de ficheros donde se utilizan ciertos comandos propios de esta aplicación, los comandos y sintaxis que se utilice en TELNET deben ser los del sistema operativo del servidor. El sistema local que utiliza el usuario se convierte en un terminal "no inteligente" donde todos los caracteres pulsados y las acciones que se realicen se envían al host remoto, el cual devuelve el resultado de su trabajo. Para facilitar un poco la tarea a los usuarios, en algunos casos se encuentran desarrollados menús con las distintas opciones que se ofrecen.

    Los programas clientes de TELNET deben ser capaces de emular los terminales en modo texto más utilizados para asegurarse la compatibilidad con otros sistemas, lo que incluye una emulación del teclado. El terminal más extendido es el VT100, el cual proporciona compatibilidad con la mayoría de los sistemas, aunque puede ser aconsejable que el programa cliente soporte emulación de otro tipo de terminales.


    Correo electrónico.

    El servicio de correo electrónico se proporciona a través del protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), y permite enviar mensajes a otros usuarios de la red. A través de estos mensajes no sólo se puede intercambiar texto, sino también archivos binarios de cualquier tipo.

    Generalmente los mensajes de correo electrónico no se envían directamente a los ordenadores personales de cada usuario, puesto que en estos casos puede ocurrir que esté apagado o que no esté ejecutando la aplicación de correo electrónico. Para evitar este problema se utiliza un ordenador más grande como almacén de los mensajes recibidos, el cual actúa como servidor de correo electrónico permanentemente. Los mensajes permanecerán en este sistema hasta que el usuario los transfiera a su propio ordenador para leerlos de forma local.


    Infovía.

    Infovía es un servicio de Telefónica que constituye una red independiente con contenido y servicios propios que permite también el acceso a Internet a través de un proveedor conectado con este servicio, aunque desde Internet no es posible acceder al contenido de Infovía. El protocolo utilizado para las comunicaciones es el TCP/IP, al igual que en Internet, lo que facilita un acceso transparente a esta red u otras redes existentes. Sin embargo, la conexión con Infovía no proporciona acceso inmediato a Internet, sino que esto es una posibilidad que existe mediante los proveedores de servicios encargados de facilitar el acceso.

    El servicio Infovía utiliza las redes telefónicas para proveer los servicios e información a los usuarios finales. Estos usuarios finales se conectan a cualquiera de los Centros del Servicio Infovía, que se encuentran distribuidos por zonas, y a través de los cuales obtienen la lista de los Centros Proveedores de Información disponibles. El software que permite el acceso es proporcionado por Telefónica sin coste alguno, y tampoco es necesario contratar la utilización del servicio por lo que el acceso resulta mucho más cómodo para el usuario.

    Infovía proporciona un acceso sencillo y más económico, en el sentido de que desde cualquier punto y a cualquier distancia el precio será siempre el de una llamada metropolitana, a cualquier usuario que requiera el servicio. Estos usuarios suelen ser principalmente los siguientes:

    • Usuarios domésticos: Son los usuarios finales que se conectan a través de un ordenador personal para tener acceso a alguno de los Proveedores de Información. Para ello es necesario disponer del equipo y el hardware de comunicaciones necesario, teniendo varias opciones:

    • Conexión por módem a través de la Red Telefónica Básica (RTB).

    • Conexión por adaptador RDSI a través de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI).

    • Conexión a través de otras redes (como la Red Móvil GSM).

    • Empresas proveedoras de Servicios de Información: Para que una empresa pueda ofrecer sus servicios a través de Infovía se hace necesario el uso del protocolo TCP/IP, así como una línea X.25 o Frame Relay que servirá de conexión a la red de transporte a través del Centro Servidor Infovía más cercano.


    El acceso a Internet.

    El acceso a Internet es proporcionado por cualquier proveedor que disponga de esta posibilidad, para lo cual se hace completamente necesario el protocolo TCP/IP. El número IP que dispondrá como dirección el ordenador del usuario final es suministrado por el proveedor (puede ser distinto cada vez que se establezca una conexión) y será una dirección válida de Internet.

    Por medio de Infovía se eliminan las diferencias de coste que pudieran existir entre las diferentes zonas de la geografía nacional. Además de esto, los proveedores obtienen importantes beneficios cuando proporcionan acceso a Internet a los usuarios.


    Otras fuentes de información:

    Todos los protocolos y estándares que se consolidan como propios de Internet han de ser organizados y dirigidos de alguna manera. Esta es la misión principal del IETF (Internet Engineering Task Force), que es una gran comunidad de carácter abierto formada por diseñadores de redes, operadores, usuarios, etc. Todos los protocolos agrupados normalmente bajo el nombre TCP/IP son estándares de Internet cuyo desarrollo depende del IETF. Las actividades que realiza el IETF se dividen en distintos grupos, llamados Working Groups (WG) con finalidades específicas, los cuales se clasifican en distintas áreas comunes (Aplicaciones, seguridad, estandarización, servicios de transporte, etc.). El IESG (Internet Engineering Steering Group) se encarga de coordinar y dirigir al IETF por medio de los directores de área, que controlan las actividades número de los Working Groups que se encuentren dentro de cada área.

    Las tareas de coordinación de los números asignados a los distintos protocolos de Internet están a cargo de IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Los protocolos definidos por el IETF y su grupo de dirección correspondiente IESG contienen ciertos valores tales como: direcciones de Internet, números de protocolos y de puertos, nombres por dominio, etc. La funcionalidad de IANA está en que todos estos parámetros deben ser únicos, y por tanto, debe existir un registro que controle los valores que se encuentran asignados.

    Otra de las organizaciones de gran importancia para la comunidad de Internet es la Internet Society (ISOC). Esta es una organización no gubernamental y sin intereses económicos formada por miles de profesionales centrados en las soluciones y el progreso de Internet.

    Internet Engineering Task Force (IETF)

    http://www.ietf.org/

    Internet Assigned Numbers Authority (IANA)

    http://www.iana.org/iana/

    Internet Society (ISOC)

    http://www.isoc.org/


    Request for Comments.

    Los documentos denominados Request for Comments (RFC) contienen información de gran interés acerca de Internet. Existen miles de estos documentos con información sobre cualquier aspecto relacionado con la red. Los RFC comenzaron a funcionar sobre el año 1969 como un medio informal de intercambio de ideas entre la comunidad investigadores de temas concernientes a las redes. Estos documentos se distribuían inicialmente de forma impresa por correo convencional hasta que la transferencia de ficheros a través de FTP (File Transfer Protocol) se comenzó a utilizar. Con el paso del tiempo los RFC se han convertido en una manera más oficial de presentar los protocolos de Internet, aunque aún se crean algunos de estos documentos con carácter únicamente informativo.

    Los RFC se utilizan actualmente para fines de investigación y desarrollo de Internet por el Network Working Group, y en ellos se documentan los protocolos y estándares ya existentes, o bien las propuestas de nuevos protocolos o nuevas versiones de los actuales esperándose que se conviertan en un estándar. A cada RFC se le asigna un número siempre distinto para poder identificarlo, incluso cuando un RFC ya existente se modifica o actualiza se obtendrá un nuevo documento con su propio número exclusivo. Por este motivo y como las revisiones se producen continuamente se hace necesario el uso de un índice en el que se puede encontrar el número correspondiente a la última revisión de un determinado documento.

    Cualquiera que lo desee puede elaborar un texto para que sea editado y publicado como un nuevo RFC por medio de una persona que actúa como editor (consultar RFC 2200 para más información). Sin embargo, si lo que pretende documentar en un nuevo RFC es un protocolo estándar o la propuesta correspondiente para ello, primero se debe notificar al IESG (Internet Engineering Steering Group).

    Para que un protocolo de Internet se convierta en un estándar debe pasar por una serie de estados o niveles. El nivel de proposición de protocolo es asignado cuando un protocolo tiene posibilidades de convertirse en un estándar en el futuro, siendo recomendables algunas pruebas y revisiones hasta que el IESG considere su avance. Después del nivel de proposición el protocolo puede pasar a considerarse como un "borrador" (draft standard). Esto sólo ocurrirá cuando hayan transcurrido al menos 6 meses desde el nivel anterior, permitiendo de esta manera que la comunidad de Internet evalúe y considere el proceso de estandarización. Durante otros 4 meses el protocolo permanecerá en este nivel mientras se hacen pruebas y se analizan los comentarios recibidos con la posibilidad de efectuar algún cambio. Finalmente, el protocolo puede llegar a convertirse en un estándar oficial de Internet a través del IESG cuando su funcionalidad ha quedado suficientemente demostrada.

    El carácter abierto con que se trata a esta información sobre los aspectos de diseño de la red permite que Internet evolucione y se desarrolle de una manera rápida y eficaz. Cualquiera puede tener acceso a todos los RFC creados desde el comienzo, los cuales se conservan como información de consulta y registro.


    Documentos de referencia.

    Los documentos citados a continuación se han usado como referencia y fuente de información para elaborar el presente documento. En el momento de escribir este texto todos ellos se encuentran disponibles a través de Internet y pueden consultarse para obtener más información de la aquí expuesta:

    • "Introduction to the Internet Protocols". Charles L. Hedrick (Rutgers University), 1987.

    • "IP Next Generation Overview". Robert M. Hinden, 1995.

    • RFC 768: "User Datagram Protocol". J. Postel, 1980.

    • RFC 791: "Internet Protocol". J. Postel, 1981.

    • RFC 792: "Internet Control Message Protocol". J. Postel, 1981.

    • RFC 793: "Transmission Control Protocol". J. Postel, 1981.

    • RFC 821: "Simple Mail Transfer Protocol". J. Postel, 1982.

    • RFC 826: "An Ethernet Address Resolution Protocol". David C. Plummer, 1982.

    • RFC 959: "File Transfer Protocol". J. Postel, J. Reynolds, 1985.

    • RFC 1122: "Requirements for Internet Hosts -- Communication Layers". R. Braden, 1989.

    • RFC 1180: "A TCP/IP Tutorial". T. J. Socolofsky, C. J. Kale, 1991.

    • RFC 1603: "IETF Working Group Guidelines and Procedures". E. Huizer, D. Crocker, 1994.

    • RFC 2151: "A Primer On Internet and TCP/IP Tools and Utilities". G. Kessler, S. Shepard, 1997.

    • RFC 2200: "Internet Official Protocol Standards". J. Postel, 1997.

    NOTA: La información que aquí se detalla se encontró en Internet, concretamente en la siguiente dirección: http://www1.gratisweb.com/ivanherrera.

    </script><!-- END Yahoo! Menu Service -->