Redes y Sistemas

Toda comunicación se lleva a cabo gracias a la existencia de una serie de reglas concretas que forman protocolos. A lo largo del presente artículo se llevará a cabo un recorrido por qué es un protocolo de red, los tipos existentes y sus funciones, entre otros.

Qué es un protocolo de red

Los seres humanos nos comunicamos y transmitimos información con otras personas haciendo uso de protocolos de comunicación. Algo similar ocurre en informática, los equipos que forman parte de un sistema de interconexiones cumplen un conjunto de normas, reglas y pautas que hacen que la comunicación sea efectiva, lo cual se conoce como protocolo de red. En otras palabras, se podría decir que un protocolo de red hace referencia a normativas y criterios que fijan como deben comunicarse entre sí los distintos componentes de un sistema informático.

Para que la comunicación sea posible deben existir tres elementos fundamentales: origen, destino y medio o canal. Siempre que se envía o transmite información es importante identificar quien lo hace, hacia donde se envía y tener un método de comunicación acordado (cómo se expresa la idea y cómo se va a interpretar la información cuando llegue). El “idioma” en el que se transmite tiene que ser entendido por ambas partes, además de conocerse el momento preciso en el que se debe realizar la comunicación para que esta sea recibida y confirmada correctamente (conocer si ha llegado lo que transmito y si se ha entendido).

Además de lo anterior, los protocolos rigen la forma en la cual los mensajes se encapsulan, el formato que van a tomar cuando viajan por la red y su tamaño, dependiendo del protocolo que utilicen. En muchas ocasiones queremos enviar o transferir archivos de gran tamaño por la red, pero no podemos hacerlo al completo. Para ello, existe un proceso llamado segmentación. Este proceso divide el archivo en pequeñas partes, dándole a cada una un trato específico, para que cuando lleguen al destino final vuelvan a unirse formando de nuevo un único archivo. Es importante destacar que el tamaño del mensaje dependerá siempre del protocolo que se utilice.

Por último, hay que indicar que existen diversas formas de transmisión de datos en redes informáticas:

• Unicast: Es aquella en la que la comunicación se establece únicamente entre dos nodos. El router puede llegar de forma directa al nodo, pero si no es así, si está en otra red o subred, tendríamos que hacer uso de tecnologías de enrutamiento IP. Haciendo uso de esta forma de transmisión el resto de la red no puede responder ni reconocer los datos. (Ejemplo: Acceso a páginas webs, envío de correos, descarga de un archivo, llamada telefónica entre dos personas…)

• Multicast: En esta, la información se envía de un nodo a un grupo de nodos a la vez. Es decir, un nodo envía un mensaje y varios receptores de un grupo reciben el mismo. (Ejemplo: IRC (Internet Relay Chat), conferencia entre varias personas…).

• Broadcast: Un nodo transmite un mensaje para todos los nodos de la red de forma simultánea. En este caso los receptores no son visibles ni el emisor conoce las direcciones de cada uno, ya que, los participantes dan a conocer su dirección cuando conectan directamente con el emisor. La función principal de este tipo de transmisión es la de conectar todos los dispositivos de la red haciendo posible una distribución masiva de la información sin necesidad de enviarla en más de una ocasión.

Tipos de protocolos de red y sus funciones

Para explicar los tipos de protocolos de red y sus funciones vamos a basarnos en el modelo OSI y cada una de sus capas. Este modelo no tiene ninguna utilidad directa en la actualidad, pero es la base de muchos de los protocolos más utilizados hoy en día.

El modelo OSI representa el conjunto de pasos con los cuales será posible la comunicación entre dispositivos informáticos. Este se encuentra formado por 7 capas, las cuales se leen desde la superior a la inferior cuando el mensaje va a salir y al contrario cuando el mensaje llega:

• Capa de aplicación: Es la interfaz que podemos visualizar los usuarios finales, por ejemplo, cuando enviamos un mensaje con algún programa (Facebook, WhatsApp…) o vemos un video, interactuamos con esta capa.

  • HyperText Transfer Protocol (HTTP)
  • File Transfer Protocol (FTP)
  • Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
  • Secure Shell (SSH)
  • Simple Network Management Protocol (SNMP)
  • Domain Name System (DNS)

• Capa de presentación: Se encarga de traducir el formato en el que deseamos ver lo que solicitamos (enviar mensajes, ver videos…). Si, por ejemplo, queremos descargar un archivo, su extensión será manejada por esta capa y podremos verla en la capa de aplicación.

  • Apple Filing Protocol (AFP)
  • Network File System (NFS)

• Capa de sesión: Es la capa que maneja la conversación entre nuestro dispositivo y el dispositivo remoto. Cuando solicitamos un archivo que se encuentra en otro equipo esta capa abre la comunicación, lleva a cabo la autorización y mantiene el enlace entre los dispositivos.

  • Network Basic Input/Output System (NetBIOS)
  • Internet Storage Name Service (ISNS)
  • File Transfer Protocol (FTP)
  • Session Annoucement Protocol (SAP)

• Capa de transporte de datos: Segmenta los datos que se van a compartir (si enviamos un archivo lo divide en distintas partes según la capacidad de la red) y les pone la etiqueta TCP o UDP. Pero, ¿cuándo se utiliza TCP y cuando UDP? TCP no solo se usa para transmitir información entre un dispositivo y otro sino también para corroborar la correcta recepción de la información transmitida. En cambio, UDP no hace esta verificación y tiene como principal ventaja su velocidad.

  • User Datagram Protocol (UDP)
  • Transmission Control Protocol (TCP)

• Capa de red: Determina la mejor ruta para enviar los paquetes por la red. Es la encargada de que los datos transmitidos salgan y lleguen al destino, aunque los dispositivos no se encuentren conectados directamente entre sí. También se le conoce como capa de direccionamiento lógico.

  • Internet Protocol (IP)
  • Routing Information Protocol (RIP)
  • Interior Gateway Protocol (IGP)
  • Internetwork Packet Exchange / Sequence Packet Exchange (IPX / SPX)

• Capa de enlace de datos: Recopila la información de todas las capas superiores y la traduce en información binaria para que así pueda ser enviada por la capa física. También se le conoce como capa de direccionamiento físico.

  • Ethernet
  • Fiber Distributed Data Interface (FDDI)
  • Address Resolution Protocol (ARP)
  • Point to Point Protocol (PPP)

• Capa física: Envía la información binaria por distintos medios de red (cables, Wifi…). Se encarga tal y como su nombre indica de la conexión física entre los dispositivos de una red y no lleva a cabo ningún tipo de direccionamiento físico ni lógico.

  • Digital Subscriber Line (DLS)
  • Integrated Services Digital Network (ISDN)
  • Bluetooth
  • Universal Serial Bus (USB)

Para que los dispositivos se comuniquen entre sí deben ejecutar el mismo conjunto de protocolos. Pero, en un proceso de transmisión de información ¿de qué se encargan los protocolos?

• Dar formato y estructuración a los mensajes
• Codificación de los mensajes
• Formato y encapsulación del mensaje
• Tamaño del mensaje
• Temporalización del mensaje
• Opciones de entrega del mensaje

En qué se diferencian los distintos protocolos

Existen una gran variedad de protocolos de red los cuales se diferencian en función de:

• Cantidad de participantes o nodos que hay en la comunicación: Esto se encuentra relacionado en lo que se describía en uno de los apartados anteriores mencionados, en el que indicábamos que existen diversas formas de transmisión de datos de redes informáticas (unicast (un único destinatario), multicast (un grupo de destinatarios), broadcast (como destinatarios todos los miembros de la red).

• Forma en la que se transmiten los datos: Esto significa la forma en la que circulan los datos a través de la red (simplex (unidireccional), semi-dúplex (envío de datos en ambas direcciones, pero no de forma simultánea) o dúplex completo (envío de datos en ambas direcciones a la vez)

• Jerarquía de los integrantes de la comunicación: Dependiendo del tipo de jerarquía que exista entre los nodos la comunicación puede ser simétrica o asimétrica.

• Modo de conexión: Los protocolos se dividen en los que están orientados a la conexión y los que no. Los primeros se encargan de verificar que la información ha llegado de forma correcta al destinatario y ha sido comprendida por este, y los segundos, no se encargan de corroborarlo, sino que envían mucha menos información de una forma más rápida y no vuelven a enviar los datos en caso de que en la transmisión se haya dado algún tipo de error.

Protocolos de red más utilizados

A continuación, se llevará a cabo una breve descripción de los protocolos más utilizados:

• HTTP: Es un protocolo de los más importantes en Internet ya que hace posible la transferencia de documentos de tipo “Hipertexto” (en su interior existen enlaces que nos permiten acceder a otros). El lenguaje que utiliza es HTML.

• DNS: Transforma las direcciones IP en nombres más fáciles de utilizar. Muchas veces son nombres de empresas o instituciones. Hay servidores en el mundo que permiten establecer esta transferencia de dirección IP a DNS y viceversa.

• DHCP: Es el protocolo de configuración dinámica de host de tipo cliente / servidor. Permite que los dispositivos obtengan una configuración de red de forma automática. Tiene como ventajas una fácil administración (ya que no se hace de forma manual) y la asignación es confiable (evita colisiones), entre otras. Pero su desventaja más grande es la falta de seguridad en redes inalámbricas (si un intruso intenta conectarse recibirá una dirección IP de forma automática, pero si el protocolo DHCP está deshabilitado el intruso tendría que configurar manualmente la dirección IP y sería más complicado).

Existen distintos métodos de asignación de IP:

• Asignación automática: Cuando un dispositivo intenta conectarse y el servidor le asigna una IP de forma automática.

• Asignación dinámica: Un servidor asigna una dirección IP por un tiempo concreto. Cuando el tiempo caduca el dispositivo tiene que liberar la dirección y si necesita conectarse de nuevo, tiene que volver a solicitar otra.

• Asignación manual: Si un dispositivo intenta conectarse tiene que introducir su dirección MAC al servidor y el servidor verificará que a esa dirección MAC le pertenece una dirección IP concreta.

• SMTP: Es un protocolo de transferencia simple de correo, es decir, tal y como su propio nombre indica se utiliza para enviar y recibir correos electrónicos. Su importancia en el área de la informática, negocios y cualquiera que utilice servidores mail es fundamental.

• ARP: Es un protocolo de resolución de direcciones. Se encarga de resolver direcciones físicas o MAC, es decir, descubre la dirección MAC de un dispositivo de la red local y se la da a conocer a otro dispositivo dentro de la misma red.

• IP: Este protocolo está muy relacionado con el envío de los datos, pero los datos son segmentados en bloques o paquetes. Gestiona las direcciones IP, pero no proporciona mecanismos para verificar que los datos transmitidos llegan y se entienden correctamente en el destino final. Un aspecto muy importante en este protocolo es la dirección IP.

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