Protocolos de comunicación en internet

Protocolos de Comunicación.

Los protocolos son como reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre computadoras distintas que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma, por tal sentido, el protocolo TCP/IP fue creado para las comunicaciones en Internet, para que cualquier computador se conecte a Internet, es necesario que tenga instalado este protocolo de comunicación
TCP/IP El protocolo TCP/IP (Transmition Control Protocol/Internet Protocol) hace posible enlazar cualquier tipo de computadoras, sin importar el sistema operativo que usen o el fabricante. Este protocolo fue desarrollado originalmente por el ARPA (Advanced Research Projects Agency) del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Actualmente, es posible tener una red mundial llamada Internet usando este protocolo. Este sistema de IP permite a las redes enviar correo electrónico (e-mail), transferencia de archivos (FTP) y tener una interacción con otras computadoras (TELNET)no importando donde estén localizadas, tan solo que sean accesibles a través de Internet.

Arquitectura de Interconexión de Redes en TCP/IP
Características
Protocolos de no conexión en el nivel de red.
Conmutación de paquetes entre nodos.
Protocolos de transporte con funciones de seguridad.
Conjunto común de programas de aplicación.
Para entender el funcionamiento de los protocolos TCP/IP debe tenerse en cuenta la arquitectura que ellos proponen para comunicar redes. Tal arquitectura ve como iguales a todas las redes a conectarse, sin tomar en cuenta el tamaño de ellas, ya sean locales o de cobertura amplia. Define que todas las redes que intercambiarán información deben estar conectadas a una misma computadora o equipo de procesamiento (dotados con dispositivos de comunicación); a tales computadoras se les denominan compuertas, pudiendo recibir otros nombres como enrutadores o puentes.

Direcciones IP

Longitud de 32 bits.

Identifica a las redes y a los nodos conectados a ellas.

Especifica la conexión entre redes.

Se representan mediante cuatro octetos, escritos en formato decimal, separados por puntos.
Para que en una red dos computadoras puedan comunicarse entre sí ellas deben estar identificadas con precisión Este identificador puede estar definido en niveles bajos (identificador físico) o en niveles altos (identificador lógico) de pendiendo del protocolo utilizado. TCP/IP utiliza un identificador denominado dirección Internet o dirección IP, cuya longitud es de 32 bytes. La dirección IP identifica tanto a la red a la que pertenece una computadora como a ella misma dentro de dicha red.

Clases de Direcciones IP
Clases
Número de Redes
Número de Nodos
Rango de Direcciones IP

A
127
16,777,215
1.0.0.0 a la 127.0.0.0

B
4095
65,535
128.0.0.0 a la 191.255.0.0

C
2,097,151
255
192.0.0.0 a la 223.255.255.0

Tomando tal cual está definida una dirección IP podría surgir la duda de cómo identificar qué parte de la dirección identifica a la red y qué parte al nodo en dicha red. Lo anterior se resuelve mediante la definición de las "Clases de Direcciones IP". Para clarificar lo anterior veamos que una red con dirección clase A queda precisamente definida con el primer octeto de la dirección, la clase B con los dos primeros y la C con los tres primeros octetos. Los octetos restantes definen los nodos en la red específica.

Los servicios más importantes de TCP/IP son:

Transferencia de Archivos FTP (File Transfer Protocol). Este protocolo permite a los usuarios obtener o enviar archivos a otras computadoras en una red amplia (Internet). En esto, hay que implementar cierta seguridad, para restringir el acceso a ciertos usuarios y además a ciertas partes del servidor (computadora).

Acceso Remoto: El acceso remoto(Telnet) en un protocolo que permite el acceso directo de un usuario a otra computadora en la red. Para establecer un Telnet, se debe establecer la dirección o nombre de la computadora a la cual se desea conectar. Mientras se tenga el enlace, todo lo que se escriba en la pantalla, será ejecutado en la computadora remota, haciendo un tanto invisible a la computadora local. Cuando se accede por este tipo de protocolos, generalmente la computadora remota pregunta por un nombre de usuario (user name, login, etc.) y por una clave (password). Cuando ya se desea terminar con la sesión, basta con terminar este protocolo, para salir generalmente con los comandos: logout, logoff, exit, etc.

Correo en las Computadoras (e-mail): Este protocolo permite enviar o recibir mensajes a diferentes usuarios en otras computadoras. Generalmente se tiene una computadora como servidor de correo electrónico, la cual debe estar todo tiempo corriendo este programa, ya que cuando se envía algún mensaje, la computadora trata de enviarlo a la que le corresponde y si esta estuviera apagada o no corriendo este programa, el mensaje se perdería. Esta es la inconveniencia de tener un servidor de correo en una computadora del tipo PC, ya que estas no están permanentemente encendidas ni corriendo el protocolo de correo electrónico.

Sistemas de archivo en red (NFS): Esto permite a un sistema acceder archivos en otra computadora de una manera mas apropiada que mediante un FTP. El NFS da la impresión de que los discos duros de la computadora remota están directamente conectados a la computadora local. De esta manera, se crea un disco virtual en el sistema local. Esto es bastante usado para diferentes propósitos, tales como poner gran cantidad de información en una cuantas computadoras, pero permitiendo el acceso a esos discos. Esto aparte de los beneficios económicos, además permite trabajar a los usuarios en varias computadoras y compartir archivos comunes.

Impresión Remota: Esto permite acceder impresoras conectadas en la red, para lo cual se crean colas de impresión y el uso de dichas impresoras se puede restringir, ya sea mediante alguna contraseña o a ciertos usuarios. Los beneficios son el poder compartir estos recursos.

Ejecución remota: Esto permite correr algún programa en particular en alguna computadora. Es útil cuando se tiene un trabajo grande que no es posible correr en un sistema pequeño, siendo necesario ejecutarlo en uno grande. Se tiene diferentes tipos de ejecución remota, por ejemplo, se puede dar algún comando o algunos para que sean ejecutados en alguna computadora en especifico. Con un sistema mas sofisticado, es posible que ese proceso sea cargado a alguna computadora que se encuentre disponible para hacerlo.

Servidores de Nombres: En instalaciones grandes, hay un una buena cantidad de colección de nombres que tienen que ser manejados, esto incluye a usuarios y sus passwords, nombre y direcciones de computadoras en la red y cuentas. Resulta muy tedioso estar manejando esta gran cantidad de información, por lo que se puede destinar a una computadora que maneje este sistema, en ocasiones es necesario acceder estos servidores de nombres desde otra computadora a través de la red.

Servidores de Terminales: En algunas ocasiones, no se requiere tener conectadas las terminales directamente a las computadoras, entonces, ellos se conectan a un servidor de terminales. Un servidor de terminales es simplemente una pequeña computadora que solo necesita correr el Telnet (o algunos otros protocolos para hacer el acceso remoto). , Si se tiene una computadora conectada a uno de estos servidores, simplemente se tiene que teclear el nombre de la computadora a la cual se desea conectar. Generalmente se puede tener varios en laces simultáneamente, y el servidor de terminales permitirá hacer la conmutación de una a otra en un tiempo muy reducido.

ARPANET

Orígenes:

Mientras todo esto ocurría, ARPA y Taylor seguían interesados en crear una red de ordenadores. Al final de 1966, Taylor contactó a Lawrence G. Roberts (del Laboratorio Lincoln, en el MIT) con el objeto de que liderase el proyecto de creación de la nueva red. Roberts ya conocía a Davies gracias a la mencionada conferencia sobre multiplexación en el tiempo.
El concepto original de Roberts consistía en utilizar la técnica de multiplexación en el tiempo, uniendo máquinas directamente con cables telefónicos. En una de las primeras reuniones (de 1967), muchos participantes no estaban dispuestos a que sus computadoras tuvieran que gestionar líneas telefónicas. Uno de estos participantes, Wesley A. Clark, tuvo la idea de usar pequeños ordenadores separados sólo para gestionar los enlaces de comunicaciones. Esta idea permitió descargar de trabajo a las computadoras principales, además de aislar la red de la distinta naturaleza de cada computadora.
Sobre esta base comenzó el diseño inicial de ARPANET. Roberts presentó su primer plan en un simposio de 1967. En este mismo evento se encontraba presente Roger Scantlebury, colaborador de Davies. Gracias a este encuentro discutieron la idea de la conmutación de paquetes, y permitió a Roberts conocer el trabajo de Baran.

Nacimiento de ARPANET
En el verano de 1968 ya existía un plan completo y aprobado por ARPA. De manera que se celebró un concurso con 140 potenciales proveedores. Sin embargo, solamente 12 de ellos presentaron propuestas. En 1969, el contrato se adjudicó a BBN (donde había trabajado Lickliderel, creador del concepto de Red Galáctica).
La oferta de BBN seguía el plan de Roberts rapidamente. Los pequeños ordenadores se denominaron Procesadores del interfaz de mensajes (IMPs). Éstos implementaban la técnica de almacenar y reenviar y utilizaban un modem telefónico para conectarse a otros equipos (a una velocidad de 50 kbits por segundo). Los ordenadores centrales se conectaban a los IMPs mediante interfaces serie a medida.

Los IMP se implementaron inicialmente con ordenadores DDP-516 de Honeywell. Contaban con 24 kilobytes de memoria principal con capacidad para conectar un máximo de cuatro ordenadores centrales, y comunicarlos con otros seis IMP remotos. BBN tuvo disponible todo el hardware y el software necesario en tan sólo nueve meses.

Primer despliegue

La ARPANET inicial consistía en cuatro IMPs instalados en:

UCLA, donde Kleinrock creó el Centro de medición de red. Un ordenador SDS Sigma 7 fue el primero en conectarse.

El Augmentation Research Center en el Instituto de investigación de Stanford, donde Doug Engelbart creó el novedoso sistema NLS, un incipiente sistema de hipertexto. Un ordenador SDS 940 fue el primero en conectarse.

La Universidad de California, con un IBM 360.

El Departamento Gráfico de la Universidad de Utah, donde Ivan Sutherland se trasladó. Con un PDP-10 inicialmente conectado.

El primer enlace de ARPANET se estableció el 21 de noviembre de 1969 entre UCLA y Stanford. el 5 de diciembre del mismo año, toda la red inicial estaba lista.

En marzo de 1970 ARPANET cruzó hasta la costa Este cuando la propia BBN se unió a la red. En 1971 ya existían 23 ordenadores conectados, pertenecientes a universidades y centros de investigación. Este número creció hasta 213 ordenadores en 1981 con una nueva incorporación cada 20 días en media.

Software desarrollado:

En 1972, Ray Tomlinson de la BBN inventó el correo electrónico. En 1973, el protocolo FTP ya estaba definido e implementado, facilitando el movimiento de ficheros en ARPANET. Para entonces el 75% del tráfico ya se debía al éxito del correo electrónico. También se especificó un protocolo para transmisión de voz (RFC 741), que llegó a implementarse pero fue un fracaso por motivos técnicos. Esto no vería la luz hasta varias décadas más tarde.

Tipos de redes:

Abajo está una lista de los tipos más comunes de redes de ordenadores

Red pública: una red publica se define como una red que puede usar cualquier persona y no como las redes que están configuradas con clave de acceso personal. Es una red de computadoras interconectados, capaz de compartir información y que permite comunicar a usuarios sin importar su ubicación geográfica.

Red privada: una red privada se definiría como una red que puede usarla solo algunas personas y que están configuradas con clave de acceso personal.

Red de área Personal (PAN): (Personal Area Network) es una red de ordenadores usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. Los dispositivos pueden o no pueden pertenecer a la persona en cuestión. El alcance de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos (comunicación del intrapersonal), o para conectar con una red de alto nivel y el Internet (un up link). Las redes personales del área se pueden conectar con cables con los buses de la computadora tales como USB y FireWire. Una red personal sin hilos del área (WPAN) se puede también hacer posible con tecnologías de red tales como IrDA y Bluetooth.

Red de área local (LAN): una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las redes de área local a veces se llaman una sola red de la localización. Nota: Para los propósitos administrativos, LANs grande se divide generalmente en segmentos lógicos más pequeños llamados los Workgroups. Un Workgroups es un grupo de las computadoras que comparten un sistema común de recursos dentro de un LAN.

Red del área del campus (CAN): Se deriva a una red que conecta dos o más LANs los cuales deben estar conectados en un área geográfica específica tal como un campus de universidad, un complejo industrial o una base militar.

Red de área metropolitana (MAN): una red que conecta las redes de un área dos o más locales juntos pero no extiende más allá de los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana. Las rebajadoras múltiples, los interruptores y los cubos están conectados para crear a una MAN.

Red de área amplia (WAN): es una red de comunicaciones de datos que cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes, tales como compañías del teléfono. Las tecnologías WAN funcionan generalmente en las tres capas más bajas del Modelo de referencia OSI: la capa física, la capa de transmisión de datos, y la capa de red.

Tipos de WAN:

Centralizado: Un WAN centralizado consiste en una computadora central que esté conectada con las terminales nodos y/u otros tipos de dispositivos del Terminal.

Distribuido: Un WAN distribuido consiste en dos o más computadoras en diversas localizaciones y puede también incluir conexiones a los terminales nodos y a otros tipos de dispositivos del Terminal.

Clasificación de Redes:

Por alcance:

Red de área personal (PAN)
Red de área local (LAN)
Red de área de campus (CAN)
Red de área metropolitana (MAN)
Red de área amplia (WAN)

Por método de la conexión:

Medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables.
Medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas.

Por relación funcional:

Cliente-servidor
Igual-a-Igual (p2p)

Por Topología de red:

Red de bus
Red de estrella
Red de anillo (o doble anillo)
Red en malla (o totalmente conexa)
Red en árbol
Red Mixta (cualquier combinación de las anteriores)

Por la direccionalidad de los datos (tipos de transmisión)

Simplex (unidireccionales), un Equipo Terminal de Datos transmite y otro recibe. (p.e. Streaming)
Half-Duplex (bidireccionales), sólo un equipo transmite a la vez. También se llama Semi-Duplex.(p.e. Una comunicación por equipos de radio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otra persona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo (escuchando) en ese momento).
Full-Duplex (bidireccionales) , ambos pueden transmitir y recibir a la vez una misma información. (p.e. Video-Conferencia).