Guía unidad I Prof. Johan Fernández

Protocolo TCP/IP

TCP/IP son las siglas de Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de

Internet (en inglés Transmission Control Protocol/Internet Protocol), un sistema de

protocolos que hacen posibles servicios Telnet, FTP, E-mail, y otros entre ordenadores

que no pertenecen a la misma red.

El Protocolo de Control de Transmisión (TCP) permite a dos anfitriones

establecer una conexión e intercambiar datos. El TCP garantiza la entrega de datos, es

decir, que los datos no se pierdan durante la transmisión y también garantiza que los

paquetes sean entregados en el mismo orden en el cual fueron enviados.

El Protocolo de Internet (IP) utiliza direcciones que son series de cuatro

números ocetetos (byte) con un formato de punto decimal, por ejemplo: 69.5.163.59.

Breve Historia del Protocolo TCP/IP

A principios de los años 60, varios investigadores intentaban encontrar una

forma de compartir recursos informáticos de una forma más eficiente. En 1961, Leonard

Klienrock introduce el concepto de Conmutación de Paquetes (Packet Switching, en

inglés). La idea era que la comunicación entre ordenadores fuese dividida en paquetes.

Cada paquete debería contener la dirección de destino y podría encontrar su propio

camino a través de la red.

En 1969 la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (Defense Advanced

Research Projects Agency o DARPA) del Ejército de los EEUU desarrolla la ARPAnet.

La finalidad principal de esta red era la capacidad de resistir un ataque nuclear de la

URSS para lo que se pensó en una administración descentralizada. De este modo, si

algunos ordenadores eran destruidos, la red seguiría funcionando. Aunque dicha red

funcionaba bien, estaba sujeta a algunas caídas periódicas del sistema. De este modo, la

expansión a largo plazo de esta red podría resultar difícil y costosa. Se inició entonces

una búsqueda de un conjunto de protocolos más fiables para la misma. Dicha búsqueda

finalizó, a mediados de los 70, con el desarrollo de TCP/IP.

TCP/IP tenia (y tiene) ventajas significativas respecto a otros protocolos. Por

ejemplo, consume pocos recursos de red. Además, podía ser implementado a un coste

mucho menor que otras opciones disponibles entonces. Gracias a estos aspectos,

TCP/IP comenzó a hacerse popular. En 1983, TCP/IP se integró en la versión 4.2 del

sistema operativo UNIX de Berkeley y la integración en versiones comerciales de UNIX

vino pronto. Así es como TCP/IP se convirtió en el estándar de Internet.

En la actualidad, TCP/IP se usa para muchos propósitos, no solo en Internet. Por

ejemplo, a menudo se diseñan intranets usando TCP/IP. En tales entornos, TCP/IP

ofrece ventajas significativas sobre otros protocolos de red. Una de tales ventajas es que

trabaja sobre una gran variedad de hardware y sistemas operativos. De este modo puede

crearse fácilmente una red heterogénea usando este protocolo. Dicha red puede

contener estaciones Mac, PC compatibles, estaciones Sun, servidores Novell, etc. Todos

estos elementos pueden comunicarse usando la misma suite de protocolos TCP/IP. La

siguiente tabla muestra una lista de plataformas que soportan TCP/IP:

Plataforma Soporte de TCP/IP

UNIX Nativo

DOS Piper/IP por Ipswitch

Windows TCPMAN por Trumpet Software

Windows 95 Nativo

Windows NT Nativo

Macintosh MacTCP u OpenTransport (Sys 7.5+)

OS/2 Nativo

AS/400 OS/400 Nativo

Las plataformas que no soportan TCP/IP nativamente lo implementan usando

programas TCP/IP de terceras partes, como puede apreciarse en la tabla anterior

Objetivo de protocolo TCP/IP:

Dividir mensajes en paquetes;

Usar un sistema de direcciones;

Enrutar datos por la red;

Detectar errores en las transmisiones de datos.

(Enrutar es redirigir o encaminar una conexión a un equipo en concreto que

dispone de un servicio especifico o un software que necesita realizar conexiones por un

puerto X.)

Nota: Para un simple usuario no es necesario saber como funciona el protocolo,

esto solo se aplica para las personas que desean administrar o brindar soporte técnico a

una red TCP/IP.

Cómo Trabaja TCP/IP

TCP/IP opera a través del uso de una pila. Dicha pila es la suma total de todos

los protocolos necesarios para completar una transferencia de datos entre dos máquinas

(así como el camino que siguen los datos para dejar una máquina o entrar en la otra). La

pila está dividida en capas, como se ilustra en la figura siguiente:

Después de que los datos han pasado a través del proceso ilustrado en la figura

anterior, viajan a su destino en otra máquina de la red. Allí, el proceso se ejecuta al revés

(los datos entran por la capa física y recorren la pila hacia arriba). Cada capa de la pila

puede enviar y recibir datos desde la capa adyacente. Cada capa está también asociada

con múltiples protocolos que trabajan sobre los datos.

Tipos de Dirección IP

Para propósitos de este documento las direcciones IP son números binarios de

32 bits que son usados como direcciones en los protocolos IPv4, el cual es utilizado en

Internet. Existen diferentes tipos de direcciones IP. Hay diferentes formas de catalogar

las direcciones IP:

A) Por tipo de acceso:

Públicas (que se pueden acceder desde Internet) o

Privadas (que sólo se puede acceder desde la red a la que pertenecen)

B) Por tipo de asignación:

Fijas (que nunca cambian) o

Dinámicas (que cambien cada vez que el equipo se conecta o cada determinado

tiempo).

Estos tipos de dirección se pueden combinar: pública-fija, pública-dinámica,

privada-fija, privada-dinámica.

Las cámaras de red o servidores de video Axis van a tener direcciones privadas,

ya sean fijas asignadas con la aplicación IP-Utility o por medio de los comandos ARP y

PING (ver el manual del equipo), o dinámicas, asignadas por un servidor DHCP. Con

esta dirección podrá ver las cámaras sólo desde su red local. Por otra parte, el ruteador

tendrá dos direcciones: una privada-fija (ya sea la que trae de fábrica o una que usted le

asigne) y una pública-dinámica (asignada por el proveedor de Internet) y por medio de

la configuración de puertos TCP, utilizando la dirección pública-dinámica junto con los

puertos podrá ver las cámaras o servidores de video desde Internet.

Direcciones IP públicas

Las direcciones IP públicas constituyen el espacio de direcciones de Internet.

Estas son asignadas para ser globalmente únicas de acuerdos a los objetivos que se

describirán más adelante en este documento. El principal propósito de este espacio de

direcciones es permitir la comunicación usando el IPv4 sobre Internet. Un propósito

secundario es permitir la comunicación entre redes privadas interconectadas.

Direcciones IP privadas

Algunos rangos de direcciones IP han sido reservados para la operación de redes

privadas que usan el protocolo IP. Cualquier organización puede usar estas direcciones

IP en sus redes privadas sin la necesidad de solicitarlo a algún Registro de Internet. La

principal condición establecida para el uso de direcciones IP privadas es que los

dispositivos que usen estas direcciones IP no necesiten ser alcanzados desde Internet.

Para una descripción más detallada acerca del espacio de direcciones IP privadas, por

favor consulte el RFC 1918.

Direcciones IP especiales y reservadas

Éstas son rangos de direcciones IP reservadas para aplicaciones como el

multicasting, estas direcciones IP están descritas en el RFC 1112 y para propósitos de

este documento están mas allá del contexto del mismo.

Funcionamiento de TCP:

TCP/IP es una familia de protocolos que proporciona una comunicación entre

nodos extremo-extremo. TCP proporciona los servicios a nivel de transporte e IP a nivel

de red. TCP utiliza al IP para establecer comunicaciones fiables entre subredes de datos.

El protocolo IP es no orientado a conexión y no asegura la entrega de todos los

datagramas de un mensaje. El protocolo TCP, que utiliza los servidores del IP, incluye

los procedimientos necesarios para asegurar la transferencia de datos en forma correcta

y ordenada (orientado a conexión), con lo que, en conjunto, resultan adecuados para la

transferencia segura de datos.

El TCP posee funciones tales como: fragmentación de mensaje, retransmisión de

segmentos, reordenamiento, establecimiento de prioridades; también define los

formatos de los datos, asentimientos, procedimiento de establecimiento y finalización

de conexiones. Todo ello con la finalidad de lograr un servicio orientado a conexión y

extremadamente fiable para la transferencia de datos.

Debido a que permite ser utilizado por varios usuarios en forma simultánea, hace

uso de los Puntos de Acceso al Servicio (SAP), puntos en los cuales los niveles

superiores a TCP reciben los servicios del TCP, para direccionar los diversos usuarios.

Funcionamiento de IP:

El protocolo de IP funciona de la siguiente manera: en el extremo terminal

(también llamado host o máquina) de origen la capa superior a las cuales se encuentra el

IP (capa 3 de OSI), que generalmente es el TCP, envía los datagramas del mensaje en

tamaños de 64kbytes que los toma IP, cada uno lo encapsula agregándoles una cabecera

para luego enviarlos hacia los niveles inferiores, que se encargarán de transmitirlos por

el medio físico.

El servicio que ofrece IP es no orientado a conexión, es decir, distribuye los

datagramas por diferentes caminos, independientemente uno del otro. Los datagramas

cruzan en forma transparente la subred hacia el Gateway (puerta de enlace), y aquí los

niveles inferiores de la IP retiran las cabeceras que poseen información para ellos. Al

entregar los datagramas al IP se analizan las direcciones contenidas en los campos

correspondientes de la cabecera IP para determinar el enrutamiento que se les dará; se

vuelve a encapsular los datagramas añadiéndoles cabeceras y, de acuerdo al protocolo

específico de la siguiente subred, se reenvían hacia el próximo Gateway en la ruta.

El proceso anterior es completamente invisible para los usuarios del servicio. En

el terminal destino los datagramas son entregados por IP al nivel de transporte sin las

cabeceras.

Respecto al campo de direccionamiento, se aprecia que existen dos campos de

32 bits cada uno (4 bytes, representados en decimal con un punto de separación), que

proporcionan las direcciones de las máquinas origen y destino.

Estas direcciones identifican a una subred y a una máquina conectada a ella en

forma universal, es decir, únicas dentro del entorno Internet para un cierto terminal.

Clases de Direcciones IP:

La clase dependerá de la capacidad de crecimiento que pueda desarrolar la subred a la

cual se conecta.

Clase A: se asigna el primer octeto para identificar la red, reservando los tres últimos

para que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de

estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 16.777.214 máquinas. Es

adecuada para uso con muy pocas redes de gran tamaño. (01111111=127)

0 Red Host Host Host

Clase B: se asigna los dos primeros octetos para identificar la red, reservando los dos

últimos para que sean asignados a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad

máxima de estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 65.534 máquinas.

(10111111=191)

1 0 Red Red Host Host

Clase C: se asigna los tres primeros octetos para identificar la red, reservando el último

para que sea asignado a las estaciones de trabajo, de modo que la cantidad máxima de

estaciones que pueden pertenecer a esa misma red es de 254 máquinas. (11011111=223)

1 1 0 Red Red Red Host

Clase D: se asigna los cuatros primeros octetos para identificar la red, reservando los

últimos 28 bits para identificar las dirección de multidifisión. (11101111=239)

1 1 1 0 Dirección de multidifusión

Clase E: está reservada para el futuro. (11110111=247)

1 1 1 1 0 Futuro uso

Clase Rango IP Nº Redes Nº Estaciones

Máscara de red

A 1. 0. 0. 0 127.255.255.255

126 16.777.214 255.0.0.0

B 128. 0. 0. 0 191.255.255.255

16.384 65.534 255.255.0.0

C 192. 0. 0. 0 223.255.255.255

2.097.152 254 255.255.255.0

D 224.0.0.0 239.255.255.255

sin definir sin definir 239.255.255.255

E 240.0.0.0 255.255.255.254

sin definir sin definir 240.0.0.0

Máscaras de red:

Dirección de 32 bits (compuesta por “unos” y ceros”) mediante la cual, aplicada a una

dirección IP, los “unos” nos indican la dirección de la red (AND lógico) y los ”ceros” nos

indican la dirección del host de esa red.

Utilizadas por los nodos para direccionar

Máscaras por defecto de las clases de redes:

Clase A: 255.0.0.0 Clase B: 255.255.0.0 Clase C: 255.255.255.0

Ejemplo:

Dir IP de red clase C: 192. 54. 53. 55

Máscara: 255.255.255.0

Dir. de la Red (AND): 192. 54. 53. 0

Cuando en NIC asigna una red a un organismo, la asignación interna de direcciones de

esa red pasa al organismo, que puede dividir esa red en subredes.

Las mascaras de red se utilizan para crear subredes (subnetting) enmascarando partes

de la dirección IP.

Red tipo B: 140.122.0.0, se puede direccionar 216=65536 hosts dentro de esta red con la

máscara por defecto 255.255.0.0. ¿Y si quiero tener una subred dentro de esta que me

direccione solo 256 hosts?

Aplico una máscara: 255.255.255.0 que me deje libre 28=256 hosts.

Ejemplo:

Mascara de red: 255.255.252.0. Direcciona 1024 hosts

Mascara de red: 255.255.254.0. Direcciona 512 hosts.

Mascara de red: 255.255.255.0. Direcciona 256 hosts.

Mascara de red: 255.255.255.128. Direcciona 128 hosts.

Mascara de

red: 255.255.255.252. Direcciona 4 hosts.

Realmente direcciona 2 hosts (la 00 es la subred y la 11 es la de broadcast). Quedan la 01

y la 10. Esta máscara se utiliza entre dispositivos con varias interfaces de red.

Broadcast, difusión, es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor

envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin

necesidad

de

reproducir

la misma

transmisión nodo por nodo.

Mascara de red:

198.200.250.0