Arquitectura TCP/IP: Fundamentos y Capas Clave

La arquitectura TCP/IP es la más utilizada a nivel mundial y constituye la base de la comunicación en Internet. Sus orígenes se remontan a 1969 con la red ARPANET, un proyecto de investigación del Departamento de Defensa de EE.UU. cuyo objetivo era desarrollar una red de comunicaciones con las siguientes características:

• Permitir la interconexión de redes diversas, incluso con diferentes tecnologías de transmisión.
• Ser tolerante a fallos, garantizando la continuidad de la red y la integridad de los datos ante ataques o desastres.
• Soportar diversas aplicaciones, como transferencia de archivos y comunicaciones en tiempo real.

Esta arquitectura se compone de una amplia gama de protocolos que se han convertido en estándares de Internet, organizando sus tareas en capas o niveles. La familia de protocolos TCP/IP presenta las siguientes características:

• Independencia de fabricantes y marcas comerciales, al ser estándares abiertos y gratuitos.
• Diseño para interconectar equipos de diferentes tecnologías y fabricantes.
• Soporte para múltiples tecnologías de redes.
• Esquema de direccionamiento común para localizar cualquier dispositivo en la red.
• Estándar de comunicaciones en EE.UU. desde 1983.

Capas de la Arquitectura TCP/IP

Acceso a Red

Esta capa define la interfaz física entre el nodo y el medio de transmisión, incluyendo aspectos como el tipo de señalización y la velocidad de transmisión. Es responsable del intercambio de datos entre el sistema final y la red, realizando la traducción de direcciones de nivel de red (IP) a direcciones físicas. Además, genera tramas de datos y las integra en la señal física. Ejemplos: IEEE 802, PPP, etc.

Internet

La capa de Internet proporciona los mecanismos para el encaminamiento de datos entre redes diferentes. El protocolo IP es el encargado de determinar la ruta para transportar los datos y controlar la congestión de la red. Además, identifica los nodos mediante direcciones IP. Ejemplos de protocolos: IP, ICMP, IGMP, RIP, OSPF.

Transporte

Esta capa garantiza la recepción de datos en el destino en el mismo orden en que fueron enviados, ofreciendo un servicio de transmisión segura a las capas superiores. Existen dos tipos de protocolos: orientado a conexión (TCP) y no orientado a conexión (UDP).

Aplicación

La capa de aplicación ofrece mecanismos para el intercambio de datos entre aplicaciones, ya sea como un flujo continuo o como secuencias de mensajes individuales. Ejemplos de protocolos: SMTP, POP3, IMAP, IRC, FTP, HTTP, Telnet, SSH, NFS, DNS, SNMP.

Comparativa OSI y TCP/IP

Ambos modelos describen una estructura jerárquica basada en niveles, con funcionalidades de capas que guardan cierta correspondencia. El modelo OSI se basa en los conceptos de servicios, interfaces y protocolos, mientras que TCP/IP los obvia. OSI presenta una mayor modularidad e independencia, ocultando mejor los protocolos. El modelo OSI se desarrolló antes que sus protocolos, mientras que TCP/IP surgió como una descripción de los protocolos ya implementados. Además, la cantidad de capas difiere entre ambos modelos.

Capa Física y de Enlace en Redes Locales

IEEE desarrolló la arquitectura IEEE 802 para redes LAN, que engloba las capas física y de enlace. En este modelo, las funciones de la capa 2 del modelo OSI se dividen en dos subniveles: la capa de control de acceso al medio (MAC) y la capa de control de enlace lógico (LLC).

Nivel Físico

Es idéntico al definido por el modelo OSI.

Nivel de Enlace

LLC

Realiza el control de errores y de flujo, sirviendo de interfaz a los niveles superiores.

MAC

Se encarga de la creación y desensamblado de tramas, así como del control de acceso al medio de transmisión compartido.