Fundamentos de Protocolos de Comunicación: Características y Funciones Esenciales

Características de los Protocolos

Clasificación de Protocolos por su Conexión

• Directos: El emisor y el receptor comparten una línea punto a punto o multipunto. La información viaja directamente entre origen y destino sin pasar por agentes activos intermedios.
• Indirectos: Se utilizan en redes conmutadas o interredes (Internet). Los datos entre emisor y receptor deben pasar por otras entidades (nodos de conmutación).

Clasificación de Protocolos por su Diseño

• Monolítica: Un único módulo se encarga de todas las tareas, lo cual resulta muy complejo.
• Diseño Estructurado: Al conjunto de software y hardware utilizado para implementar funciones se le conoce con el nombre de arquitectura.

Clasificación de Protocolos por su Simetría

• Simétrico: El protocolo es similar tanto en el origen como en el destino (modelo peer-to-peer).
• Asimétrico: La implementación en origen y destino es distinta (modelo cliente-servidor).

Clasificación de Protocolos por su Estandarización

• No Estándar: Se implementan para una comunicación particular. Sin estándares, se requieren $k imes l$ protocolos y $2 imes k imes l$ implementaciones. Con un protocolo común, se necesitan $k + l$ implementaciones.

Funciones Clave de los Protocolos

Las funciones esenciales de los protocolos de comunicación incluyen:

• Encapsulamiento
• Segmentación y ensamblado
• Control de conexión
• Entrega en orden
• Control de flujo
• Control de errores
• Direccionamiento
• Multiplexación
• Servicios de transmisión

Encapsulamiento

El encapsulamiento consiste en añadir información de control a los datos originales para formar una Unidad de Datos de Protocolo (PDU). La información de control incluye:

• Direccionamientos
• Código de detección de errores
• Control del protocolo

Segmentación y Ensamblado

Las redes suelen aceptar paquetes de tamaño limitado, mientras que el nivel de aplicación puede requerir el envío de mensajes largos. La segmentación divide un mensaje largo en varios paquetes más pequeños.

Ventajas de la Fragmentación (Segmentación)

• Control de errores más eficiente.
• Mayor compatibilidad entre redes.
• Menores retardos.
• Menor consumo de recursos.

Desventajas de la Fragmentación (Segmentación)

• Incremento del overhead (información adicional).
• Mayor cantidad de paquetes.
• Mayores interrupciones.
• Mayor tiempo de procesamiento.

Control de Conexión

Implica el establecimiento de una conexión, la transferencia de datos y la terminación de la misma. También abarca la recuperación de conexiones perdidas. Se utilizan números de secuencia para mantener el orden de los paquetes y para el control de flujo.

Orden de los Paquetes

Dado que los paquetes pueden seguir distintas rutas, es posible que lleguen en un orden incorrecto. Las PDUs utilizan un número de secuencia para garantizar que los datos se reensamblen en el orden correcto.

Control de Flujo

Este mecanismo limita la cantidad de datos que se pueden enviar para evitar saturar al receptor. Técnicas comunes incluyen Stop and Wait y Ventanas Deslizantes.

Control de Errores

Su objetivo es evitar la pérdida o el daño de datos. Incluye:

• Detección: Se utilizan bits de error que el receptor valida. Si los bits son correctos, se envía una confirmación (ACK); de lo contrario, el paquete se descarta.
• Retransmisión: Si la confirmación no llega dentro de un tiempo determinado, el paquete se retransmite.

Direccionamiento

El direccionamiento se refiere a cómo se identifican las entidades en la red. Considera:

• Nivel de Direccionamiento: El nivel de la arquitectura donde se identifica la entidad. Cada sistema tiene una dirección única, generalmente en el nivel de red (ej. TCP/IP: dirección IP; OSI: NSAP). También se identifica un proceso dentro del host (ej. TCP/IP: puerto; OSI: SAP).
• Alcance del Direccionamiento:
  • No ambigüedad global: Una dirección identifica un único sistema. Un sistema puede tener múltiples direcciones.
  • Aplicabilidad global: Cualquier sistema puede identificar a otro mediante su dirección global.