Monografias | Transmisión de Datos en Internet

La gran rapidez con la que Internet se ha expandido ypopularizado en los últimos años ha supuesto una revolución muy importante enel mundo de las comunicaciones, llegando a causar cambios en muchos aspectos dela sociedad. Lo que se conoce hoy como Internet es en realidad un conjunto deredes independientes (de área local y área extensa) que se encuentranconectadas entre si, permitiendo el intercambio de datos y constituyendo por lotanto una red mundial que resulta el medio idóneo para el intercambio deinformación, distribución de datos de todo tipo e interacción personal conotras personas.

Una red de ordenadores permite conectar a los ordenadores quela forman con la finalidad de compartir información, como documentos o bases dedatos, o recursos físicos, como impresoras o unidades de disco. Las redessuelen 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 edificio, aunque también podría utilizarse para conectar dos 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.

   

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

Los protocolos de comunicaciones definen las normas queposibilitan que se establezca una comunicación entre varios equipos odispositivos, ya que estos equipos pueden ser diferentes entre S.

Un interfaz, sin embargo, es el encargado de la conexión físicaentre los equipos, definiendo las normas para las características eléctricas ymecánicas de la conexión.

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

3. El modelo OSI.

El modelo OSI (Open System Interconection) es utilizado porprácticamente la totalidad de las redes del mundo. Este modelo fue creado porel ISO (Organización Internacional de Normalización), y consiste en sieteniveles o capas donde cada una de ellas define las funciones que debenproporcionar los protocolos con el propósito de intercambiar información entrevarios sistemas. Esta clasificación permite que cada protocolo se desarrollecon una finalidad determinada, lo cual simplifica el proceso de desarrollo eimplementación. Cada nivel depende de los que están por debajo de él, y a suvez proporciona alguna funcionalidad a los niveles superiores.

Los siete niveles del modelo OSI son los siguientes:

La arquitectura cliente-servidor es una forma específica dediseño de aplicaciones, aunque también se conoce con este nombre a losordenadores en los que se estas aplicaciones son ejecutadas. Por un lado, elcliente es el ordenador que se encarga de efectuar una petición o solicitar unservicio. El cliente no posee control sobre los recursos, sino que es elservidor el encargado de manejarlos. Por otro lado, el ordenador remoto que actúacomo servidor evalúa la petición del cliente y decide aceptarla o rechazarlaconsecuentemente. Una vez que el servidor acepta el pedido la informaciónrequerida es suministrada al cliente que efectuó la petición, siendo este últimoel responsable de proporcionar los datos al usuario con el formato adecuado.Finalmente debemos precisar que cliente y servidor no tienen que estarnecesariamente en ordenadores separados, sino que pueden ser programasdiferentes que se ejecuten en el mismo ordenador.

TCP/IP es el protocolo común utilizado por todos losordenadores conectados a Internet, de manera que éstos puedan comunicarse entreS. Hay que tener en cuenta que en Internet se encuentran conectados ordenadoresde clases muy diferentes y con hardware y software incompatibles en muchoscasos, además de todos los medios y formas posibles de conexión. Aquí seencuentra una de las grandes ventajas del TCP/IP, pues este protocolo seencargará de que la comunicación entre todos sea posible. TCP/IP es compatiblecon cualquier sistema operativo y con cualquier tipo de hardware.

TCP/IP no es un único protocolo, sino que es en realidad loque se conoce con este nombre es un conjunto de protocolos que cubren losdistintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos más importantes son el TCP(Transmission Control Protocol) y el IP (Internet Protocol), que son los que dannombre al conjunto. En Internet se diferencian cuatro niveles o capas en las quese agrupan los protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de lasiguiente 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.

   

   

• ternet: 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 demedio físico que proporcione sus propios protocolos para el nivel de enlace deInternet. Por este motivo hay que tener en cuenta que los protocolos utilizadosen este nivel pueden ser muy diversos y no forman parte del conjunto TCP/IP. Sinembargo, esto no debe ser problemático puesto que una de las funciones yventajas principales del TCP/IP es proporcionar una abstracción del medio deforma que sea posible el intercambio de información entre medios diferentes ytecnologías que inicialmente son incompatibles.

Para transmitir información a través de TCP/IP, ésta debeser dividida en unidades de menor tamaño. Esto proporciona grandes ventajas enel manejo de los datos que se transfieren y, por otro lado, esto es algo comúnen cualquier protocolo de comunicaciones. En TCP/IP cada una de estas unidadesde información recibe el nombre de "datagrama" (datagram), y sonconjuntos de datos que se envían como mensajes independientes.

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

La cabecera de un datagrama contiene al menos 160 bit que seencuentran repartidos en varios campos con diferente significado. Cuando lainformación se divide en datagramas para ser enviados, el orden en que éstoslleguen a su destino no tiene que ser el correcto. Cada uno de ellos puedellegar en cualquier momento y con cualquier orden, e incluso puede que algunosno lleguen a su destino o lleguen con información errónea. Para evitar todosestos problemas el TCP numera los datagramas antes de ser enviados, de maneraque sea posible volver a unirlos en el orden adecuado. Esto permite tambiénsolicitar de nuevo el envío de los datagramas individuales que no hayan llegadoo que contengan errores, sin que sea necesario volver a enviar el mensajecompleto.

En cualquier caso el tamaño de la cabecera debe ser múltiplode 32 bits, por lo que puede ser necesario añadir un campo de tamaño variabley que contenga ceros al final para conseguir este objetivo cuando se incluyenalgunas opciones. El campo de tamaño contiene la longitud total de la cabeceraTCP expresada en el número de palabras de 32 bits que ocupa. Esto permitedeterminar el lugar donde comienzan los datos.

Dos campos incluidos en la cabecera y que son de especialimportancia son los números de puerto de origen y puerto de destino. Lospuertos proporcionan una manera de distinguir entre las distintastransferencias, ya que un mismo ordenador puede estar utilizando variosservicios o transferencias simultáneamente, e incluso puede que por medio deusuarios distintos. El puerto de origen contendrá un número cualquiera quesirva para realizar esta distinción. Además, el programa cliente que realizala petición también se debe conocer el número de puerto en el que seencuentra el servidor adecuado. Mientras que el programa del usuario utiliza númerosprácticamente aleatorios, el servidor deber tener asignado un número estándarpara que pueda ser utilizado por el cliente. (Por ejemplo, en el caso de latransferencia de ficheros FTP el número oficial es el 21). Cuando es elservidor el que envía los datos, los números de puertos de origen y destino seintercambian.

En la transmisión de datos a través del protocolo TCP lafiabilidad es un factor muy importante. Para poder detectar los errores y pérdidade información en los datagramas, es necesario que el cliente envíe de nuevoal servidor unas señales de confirmación una vez que se ha recibido ycomprobado la información satisfactoriamente. Estas señales se incluyen en elcampo apropiado de la cabecera del datagrama (Acknowledgment Number), que tieneun tamaño de 32 bit. Si el servidor no obtiene la señal de confirmaciónadecuada transcurrido un período de tiempo razonable, el datagrama completo sevolverá a enviar. Por razones de eficiencia los datagramas se envíancontinuamente sin esperar la confirmación, haciéndose necesaria la numeraciónde los mismos para que puedan ser ensamblados en el orden correcto.

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

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

Existe otro factor más a tener en cuenta durante latransmisión de información, y es la potencia y velocidad con que cada uno delos ordenadores puede procesar los datos que le son enviados. Si esto no setuviera en cuenta, el ordenador de más potencia podría enviar la informacióndemasiado rápido al receptor, de manera que éste no pueda procesarla. Esteinconveniente se soluciona mediante un campo de 16 bit (Window) en la cabeceraTCP, en el cual se introduce un valor indicando la cantidad de información queel receptor está preparado para procesar. Si el valor llega a cero seránecesario que el emisor se detenga. A medida que la información es procesadaeste valor aumenta indicando disponibilidad para continuar la recepción dedatos.

TCP es el protocolo más utilizado para el nivel detransporte en Internet, pero además de éste existen otros protocolos quepueden ser más convenientes en determinadas ocasiones. Tal es elcaso de UDP y ICMP.

7. UDP (User Datagram Protocol)

El IP es un protocolo que pertenece al nivel de red, por lotanto, es utilizado por los protocolos del nivel de transporte como TCP paraencaminar los datos hacia su destino. IP tiene únicamente la misión deencaminar el datagrama, sin comprobar la integridad de la información quecontiene. Para ello se utiliza una nueva cabecera que se antepone al datagramaque se está tratando. Suponiendo que el protocolo TCP ha sido el encargado demanejar el datagrama antes de pasarlo al IP, la estructura del mensaje una veztratado quedaría así:

La cabecera IP tiene un tamaño de 160 bit y está formadapor 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.

   

El protocolo IP identifica a cada ordenador que se encuentreconectado a la red mediante su correspondiente dirección. Esta dirección es unnúmero de 32 bit que debe ser único para cada host, y normalmente suelerepresentarse como cuatro cifras de 8 bit separadas por puntos.

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

En la clasificación de direcciones anterior se puede notarque ciertos números no se usan. Algunos de ellos se encuentran reservados paraun posible uso futuro, como es el caso de las direcciones cuyo primer byte seasuperior a 223 (clases D y E, que aún no están definidas), mientras que elvalor 127 en el primer byte se utiliza en algunos sistemas para propósitosespeciales. También es importante notar que los valores 0 y 255 en cualquierbyte de la dirección no pueden usarse normalmente por tener otros propósitosespecíficos. El número 0 está reservado para las máquinas que no conocen sudirección, pudiendo utilizarse tanto en la identificación de red para máquinasque aún no conocen el número de red a la que se encuentran conectadas, en laidentificación de host para máquinas que aún no conocen su número de hostdentro de la red, o en ambos casos.

El número 255 tiene también un significado especial, puestoque se reserva para el broadcast. El broadcast es necesario cuando se pretendehacer que un mensaje sea visible para todos los sistemas conectados a la mismared. Esto puede ser útil si se necesita enviar el mismo datagrama a un númerodeterminado de sistemas, resultando más eficiente que enviar la misma informaciónsolicitada de manera individual a cada uno. Otra situación para el uso debroadcast es cuando se quiere convertir el nombre por dominio de un ordenador asu correspondiente número IP y no se conoce la dirección del servidor denombres de dominio más cercano.

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

El broadcast es una característica que se encuentraimplementada de formas diferentes dependiendo del medio utilizado, y por lotanto, no siempre se encuentra disponible. En ARPAnet y en las líneas punto apunto no es posible enviar broadcast, pero sí que es posible hacerlo en lasredes Ethernet, donde se supone que todos los ordenadores prestarán atención aeste tipo de mensajes.

Los protocolos que pertenecen al nivel de enlace o interfazde red de Internet (niveles físico y de enlace en el modelo OSI) deben añadirmás información a los datos provenientes de IP para que la transmisión puedarealizarse. Es el caso, por ejemplo, de las redes Ethernet, de uso muy extendidoactualmente. Este tipo de redes utiliza su propio sistema de direcciones, juntocon una nueva cabecera para los datos.

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

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

La técnica de acceso CSMA/CD (Carrier Sense and MultipleAccess with Collition Detection) permite a que todos los dispositivos puedancomunicarse en el mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor encada instante. De esta manera todos los sistemas pueden ser receptores de formasimultánea, pero la información tiene que ser transmitida por turnos. Sivarios dispositivos intentan transmitir en el mismo instante la colisión esdetectada, de forma que cada uno de ellos volverá a intentar la transmisióntranscurrido un pequeño intervalo de tiempo aleatorio.

Es importante notar que las direcciones utilizadas porEthernet no guardan ninguna relación con las direcciones de Internet. Así comolas direcciones IP de Internet son asignadas por el usuario, las direccionesEthernet se asignan "de fábrica". Esta es la razón por la que seutilizan 48 bit en las direcciones, ya que de esta manera se obtiene un númerolo suficientemente elevado de direcciones como para asegurar que no seanecesario repetir los valores.

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

El tamaño máximo para un paquete de datos varía de unasredes a otras. En el caso de Ethernet el tamaño puede ser de 1500 bytes, paraotras redes puede ser menor o bastante mayor en el caso de redes muy rápidas.Aquí surge otro problema, pues normalmente los paquetes de tamaño mayorresultan más eficientes para transmitir grandes cantidades de información. Sinembargo, se debe tener en cuenta que las redes del receptor y el emisor puedenser muy distintas. Por este motivo el protocolo TCP está preparado paranegociar el tamaño máximo de los datagramas que serán enviados durante elresto de la conexión. Pero así el problema no queda completamente resueltoporque hasta que los paquetes lleguen a su destino es muy probable que tenganque atravesar otras redes intermedias, las cuales puede que no sean capaces desoportar el tamaño de los paquetes que se está enviando. Se hace necesarioentonces dividir el paquete original en otros más pequeños para que puedan sermanejados: Esto se conoce como fragmentación (fragmentation).

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

El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) es necesariodebido a que las direcciones Ethernet y las direcciones IP son dos númerosdistintos y que no guardan ninguna relación. Así, cuando pretendemosdirigirnos a un host a través de su dirección de Internet se necesitaconvertir ésta a la correspondiente dirección Ethernet.

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

Con la finalidad de obtener una dirección Ethernet destinoque no se encuentra en la tabla de conversiones se utiliza el mensaje ARP depetición. Este mensaje es enviado como broadcast, es decir, que estarádisponible para que el resto de los sistemas de la red lo examinen, y el cualcontiene una solicitud de la dirección final de un sistema a partir de sudirección IP. Cuando el ordenador con el que se quiere comunicar analiza estemensaje comprueba que la dirección IP corresponde a la suya y envía de regresoel mensaje ARP de respuesta, el cual contendrá la dirección Ethernet que seestaba buscando. El ordenador que solicitó la información recibirá entoncesel mensaje de respuesta y añadirá la dirección a su propia tabla deconversiones para futuras referencias.

El mensaje de petición ARP contiene las direcciones IP yEthernet del host que solicita la información, además de la dirección IP delhost de destino. Estos mensajes son aprovechados en algunas ocasiones tambiénpor otros sistemas de la red para actualizar sus tablas, ya que el mensaje esenviado en forma de broadcast. El ordenador de destino, una vez que hacompletado el mensaje inicial con su propia dirección Ethernet, envía larespuesta directamente al host que solicitó la información.

12. Routing.

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

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

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

En Internet existen un elevado número de redesindependientes conectadas entre sí mediante el uso de los routers. Un ordenadorpuede 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 variasdirecciones IP y Ethernet (tantas como redes a las que se encuentre conectado).El router, por supuesto, puede enviar y recibir información de los hosts detodas las redes a las que está conectado, y siempre será de forma directa.Continuando con el ejemplo anterior, el host A puede comunicarse de formadirecta con el host B, así como los hosts A y B pueden enviar o recibirinformación del router. En ambos casos se trata de routing directo, pues elordenador que actúa como router está conectado a la red 'alfa' de la mismamanera que los ordenadores A y B, teniendo una dirección IP propia asignada quelo 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 IPque corresponde con esta red.

Si sólo fuésemos a enviar información de manera directadentro de una misma red no sería necesario el uso del protocolo TCP/IP, siendoel mismo especialmente indicado cuando se desea una comunicación con otrasredes. En este caso los datagramas tendrán que ser encaminados a través delrouter para llegar a su destino. La forma de hacer esto es a través delprotocolo IP, el cual decide si la información puede enviarse directamente o sipor 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 hadeterminado que el destino no se encuentra en la misma red, envía el datagramaIP hacia el router correspondiente. Como este router y el ordenador que envíala información se encuentran conectados a la misma red, se trata por tanto derouting directo, ya comentado anteriormente, y por consiguiente sólo seránecesario determinar la dirección Ethernet del router mediante empleo delprotocolo ARP. El paquete enviado incluirá la dirección del router comodirección Ethernet de destino, pero sin embargo, la dirección de destino IPcorresponderá al ordenador final al que va dirigido el paquete, el host X en elejemplo. El router recibe el paquete y a través del protocolo IP comprueba quela dirección de Internet de destino no corresponde con ninguna de las asignadascomo suyas, procediendo entonces a determinar la localización de la 'omega', enla que se entrega el paquete al ordenador de destino.

Hasta este punto se ha supuesto que sólo existe un únicorouter, pero es bastante probable que una red con conexión a Internet posea múltiplesenlaces con otras redes, y por lo tanto más de un router. Entonces... ¿cómodetermina el protocolo IP el sistema correcto al que debe dirigirse? Pararesolver este problema cada ordenador utiliza una tabla donde se relaciona cadauna 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 estarconectados directamente a las redes con las que están relacionados, sino que loque 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 propiatabla 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 elrouter no tenga conexión directa a la misma red que el ordenador de destino, labúsqueda en su tabla de redes dará como resultado la dirección de un nuevorouter al que dirigir el paquete, y así continuará el proceso sucesivamentehasta encontrar el destino final.

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

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

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

Lógicamente el proceso real de routing sobre Internet sueleser mucho más complejo que el expuesto aquí, principalmente por el uso deredes y tecnologías muy distintas e incompatibles. Esto obliga a que serealicen conversiones en el formato de los paquetes para que puedan pasar a travésde medios diferentes, pero en cualquier caso el protocolo IP proporciona unatransmisión transparente para los protocolos de nivel superior y lasaplicaciones de red.

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

El nombre por dominio de un ordenador se representa de formajerárquica con varios nombres separados por puntos (generalmente 3 ó 4, aunqueno hay límite). Típicamente el nombre situado a la izquierda identifica alhost, el siguiente es el subdominio al que pertenece este host, y a la derechaestará el dominio de mayor nivel que contiene a los otros subdominios:

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

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

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

Para comprender mejor el proceso supongamos que un usuariosuministra 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.

   

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

 

• Transferencia de ficheros (File Transfer).

   

   

• Correo electrónico (e-mail).

   

   

• Conexión remota (remote login).

   

El protocolo FTP (File Transfer Protocol) se incluye comoparte del TCP/IP, siendo éste el protocolo de nivel de aplicación destinado aproporcionar el servicio de transferencia de ficheros en Internet. El FTPdepende del protocolo TCP para las funciones de transporte, y guarda algunarelación con TELNET (protocolo para la conexión remota).

El protocolo FTP permite acceder a algún servidor quedisponga de este servicio y realizar tareas como moverse a través de suestructura de directorios, ver y descargar ficheros al ordenador local, enviarficheros al servidor o copiar archivos directamente de un servidor a otro de lared. Lógicamente y por motivos de seguridad se hace necesario contar con elpermiso previo para poder realizar todas estas operaciones. El servidor FTPpedirá 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 decomandos, los cuales suelen variar dependiendo del sistema en que se estéejecutando el programa, pero básicamente con la misma funcionalidad. Existenaplicaciones de FTP para prácticamente todos los sistemas operativos másutilizados, aunque hay que tener en cuenta que los protocolos TCP/IP estángeneralmente muy relacionados con sistemas UNIX. Por este motivo y, ya que laforma en que son listados los ficheros de cada directorio depende del sistemaoperativo del servidor, es muy frecuente que esta información se muestre con elformato propio del UNIX. También hay que mencionar que en algunos sistemas sehan desarrollado clientes de FTP que cuentan con un interfaz gráfico deusuario, lo que facilita notablemente su utilización, aunque en algunos casosse pierde algo de funcionalidad.

Existe una forma muy utilizada para acceder a fuentes dearchivos 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 deficheros para uso público. Generalmente el acceso anónimo tendrá algunaslimitaciones en los permisos, siendo normal en estos casos que no se permitarealizar acciones tales como añadir ficheros o modificar los existentes. Paratener acceso anónimo a un servidor de FTP hay que identificarse con la palabra"anonymous" como el nombre de usuario, tras lo cual se pedirá elpassword o clave correspondiente. Normalmente se aceptará cualquier cadena decaracteres como clave de usuario, pero lo usual es que aquí se indique ladirección de correo electrónico propia, o bien la palabra "guest".Utilizar la dirección de correo electrónico como clave de acceso es una reglade cortesía que permite a los operadores y administradores hacerse una idea delos usuarios que están interesados en el servicio, aunque en algunos lugarespuede que se solicite esta información rechazando el uso de la palabra"guest".

E FTP proporciona dos modos de transferencia de ficheros:ASCII y binario. El modo de transferencia ASCII se utiliza cuando se quieretransmitir archivos de texto, ya que cada sistema puede utilizar un formatodistinto para la representación de texto. En este caso se realiza una conversiónen el formato del fichero original, de manera que el fichero recibido puedautilizarse normalmente. El modo de transferencia binario se debe utilizar encualquier otro caso, es decir, cuando el fichero que vamos a recibir contienedatos que no son texto. Aquí no se debe realizar ninguna conversión porquequedarían inservibles los datos del fichero.

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

El protocolo TELNET es un emulador de terminal que permiteacceder a los recursos y ejecutar los programas de un ordenador remoto en lared, de la misma forma que si se tratara de un terminal real directamenteconectado al sistema remoto. Una vez establecida la conexión el usuario podráiniciar la sesión con su clave de acceso. De la misma manera que ocurre con elprotocolo FTP, existen servidores que permiten un acceso libre cuando seespecifica "anonymous" como nombre de usuario.

Es posible ejecutar una aplicación cliente TELNET desdecualquier sistema operativo, pero hay que tener en cuenta que los servidoressuelen ser sistemas VMS o UNIX por lo que, a diferencia del protocolo FTP paratransferencia de ficheros donde se utilizan ciertos comandos propios de estaaplicación, los comandos y sintaxis que se utilice en TELNET deben ser los delsistema operativo del servidor. El sistema local que utiliza el usuario seconvierte en un terminal "no inteligente" donde todos los caracterespulsados y las acciones que se realicen se envían al host remoto, el cualdevuelve el resultado de su trabajo. Para facilitar un poco la tarea a losusuarios, en algunos casos se encuentran desarrollados menús con las distintasopciones que se ofrecen.

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

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

Generalmente los mensajes de correo electrónico no se envíandirectamente a los ordenadores personales de cada usuario, puesto que en estoscasos puede ocurrir que esté apagado o que no esté ejecutando la aplicaciónde correo electrónico. Para evitar este problema se utiliza un ordenador másgrande como almacén de los mensajes recibidos, el cual actúa como servidor decorreo electrónico permanentemente. Los mensajes permanecerán en este sistemahasta que el usuario los transfiera a su propio ordenador para leerlos de formalocal.

18. El acceso aInternet.

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

19. Otras fuentesde información:

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

Las tareas de coordinación de los números asignados a losdistintos protocolos de Internet están a cargo de IANA (Internet AssignedNumbers Authority). Los protocolos definidos por el IETF y su grupo de direccióncorrespondiente IESG contienen ciertos valores tales como: direcciones deInternet, números de protocolos y de puertos, nombres por dominio, etc. Lafuncionalidad de IANA está en que todos estos parámetros deben ser únicos, ypor tanto, debe existir un registro que controle los valores que se encuentranasignados.

Request for Comments.

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

Los RFC se utilizan actualmente para fines de investigacióny desarrollo de Internet por el Network Working Group, y en ellos se documentanlos protocolos y estándares ya existentes, o bien las propuestas de nuevosprotocolos o nuevas versiones de los actuales esperándose que se conviertan enun estándar. A cada RFC se le asigna un número siempre distinto para poderidentificarlo, incluso cuando un RFC ya existente se modifica o actualiza seobtendrá un nuevo documento con su propio número exclusivo. Por este motivo ycomo las revisiones se producen continuamente se hace necesario el uso de un índiceen el que se puede encontrar el número correspondiente a la última revisiónde un determinado documento.

Cualquiera que lo desee puede elaborar un texto para que seaeditado y publicado como un nuevo RFC por medio de una persona que actúa comoeditor (consultar RFC 2200 para más información). Sin embargo, si lo quepretende documentar en un nuevo RFC es un protocolo estándar o la propuestacorrespondiente para ello, primero se debe notificar al IESG (InternetEngineering Steering Group).

Para que un protocolo de Internet se convierta en un estándardebe pasar por una serie de estados o niveles. El nivel de proposición deprotocolo es asignado cuando un protocolo tiene posibilidades de convertirse enun estándar en el futuro, siendo recomendables algunas pruebas y revisioneshasta que el IESG considere su avance. Después del nivel de proposición elprotocolo puede pasar a considerarse como un "borrador" (draftstandard). Esto sólo ocurrirá cuando hayan transcurrido al menos 6 meses desdeel nivel anterior, permitiendo de esta manera que la comunidad de Internet evalúey considere el proceso de estandarización. Durante otros 4 meses el protocolopermanecerá en este nivel mientras se hacen pruebas y se analizan loscomentarios recibidos con la posibilidad de efectuar algún cambio. Finalmente,el protocolo puede llegar a convertirse en un estándar oficial de Internet através del IESG cuando su funcionalidad ha quedado suficientemente demostrada.

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