TCP/IP

El TCP/IP es un término utilizado en la informática para referirse tanto al modelo conceptual TCP/IP y al conjunto de protocolos de comunicación empleados en Internet y en otras redes similares. Este conjunto de protocolos de Internet tiene como piedras angulares al Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y al Protocolo de Internet (IP); estos fueron los primeros protocolos de Internet en desarrollarse e impulsaron la evolución de la normalización de las transmisiones.

El TCP es un protocolo que permite establecer enlaces de comunicación entre diferentes dispositivos de una red, mediante los cuales pueden enviarse datos. Este protocolo garantiza la integridad de los mismos, esto es, que sean entregados al destinario sin error alguno y en la secuencia correspondiente del envío.

Por su parte, el IP es un protocolo de comunicación de datos originado para modelos OSI, que da lugar a la transmisión bidireccional por medio de un protocolo no orientado a conexión, el cual posibilita la transferencia de paquetes conmutados entre distintas redes informáticas.

El modelo TCP/IP, que combinó exitosamente a los protocolos anteriormente descritos, es un conjunto de protocolos de red ideado en la década de 1970, por los científicos computacionales Vinton Cerf y Robert Kahn, quienes lo implementaron en ARPANET. Originalmente, el IP operaba como el servicio de datagrama sin conexión del Programa de Control de Transmisión, que fue complementado por un servicio de conexión orientada, lo cual se convirtió en la base del TCP.

Características

El TCP/IP es un conjunto de protocolos de transmisión de datos en redes que evolucionó como modelo particular de comunicación de redes para constituirse como una familia amplia de protocolos de Internet. Considerando esto, el TCP/IP se caracteriza por los siguientes aspectos:

• La arquitectura del TCP/IP se basa en el principio de extremo a extremo y en el principio de robustez. El principio de extremo a extremo establece que solamente el nodo emisor y el nodo receptor participaran en una transmisión, sin que interfieran otros. El principio de robustez establece que el emisor debe ser riguroso en el cumplimiento de los protocolos, mientras que el cumplimiento del receptor puede ser flexible.
• Genera un esquema común de direccionamiento que posibilita a cualquier usuario la localización de cualquier otro usuario conectado a la red.
• El funcionamiento del TCP/IP está estructurado por medio de capas de abstracción, las cuales se ocupan de clasificar a todos los protocolos de acuerdo al alcance de la red. Son conocidas como la capa de aplicación, la capa de transporte, la capa de Internet y la capa de interfaz de red. Cada uno de estas capas se encuentran jerarquizadas, por lo se sustentas en una relación de precedencia.
• Además del TCP y el IP, esta familia de protocolos de Internet está conformada por protocolos como el ARP (Address Resolution Protocol), el FTP (File Transfer Protocol), el HTTP (HyperText Transfer Protocol), el POP (Post Office Protocol), el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), el Telnet (Telecommunication Network), el DHCP (Dynamics Host Configuration Protocol) y el RIP (Routing Information Protocol).
• Todos los protocolos que forman parte de la familia TCP/IP son gratuitos, de codificación abierta y son independientes del software y hardware de los dispositivos usuarios de una red.
• El modelo TCP/IP precede al modelo OSI, el cual es un modelo teórico que expresa una nueva estructura para las capas abstractas de una red, sustentándose en las capas básicas del TCP/IP, siendo un modelo generalizado compresible para los sistemas de redes.
• El modelo TCP/IP hace uso de métodos de encapsulamiento para proporcionar abstracción a los protocolos y servicios de las capas de una red.

Para qué sirve

El TCP/IP es el modelo que sirve fundamentalmente para la transmisión de datos en Internet, estableciendo normas para la comunicación de redes y parámetros para la configuración de estas. No obstante, de esta función elemental se desprenden una serie de subfunciones, las cuales son:

• Estructuración de la transferencia de datos entre redes informáticas por medio de capas abstractas, las cuales organizan los diferentes protocolos de comunicaciones según su naturaleza.
• Encapsulación y envío de datos entre los distintos dispositivos conectados en una red.
• Aseguramiento de la integridad de las cadenas de datos transferidas entre redes y usuarios, así como la secuencia de envío con la que son transferidos.
• Direccionamiento y enrutamiento de las transferencias de datos estableciendo puertos entre los nodos de emisión y de recepción, creando de esta manera vías digitales que garantizan la entrega de los datos entre los dispositivos de red.
• Jerarquización de las capas abstractas de una red, haciendo que cada capa esté subordinada a las demandas operativas de las capas adyacentes, proporcionando transparencia al proceso. En específico, una capa particular debe responder a las necesidades de la capa inmediata inferior y devolviendo resultados a la capa inmediatamente superior.

 

Cómo funciona

El TCP/IP funciona por medio de los principios de robustez, de extremo a extremo y mediante métodos de encapsulamiento, para transferir datos de forma eficiente y ordenada. A su vez, apoyándose en las normas IP logra interconectar diferentes usuarios de la red, las cuales son respaldadas y controladas por las normas TCP.

Combinando los principios mencionados y el encapsulamiento, este conjunto de protocolos provoca una segmentación de la estructura de la red, generando capas que se mantienen interconectadas de forma sucesiva y constituyen un modelo de 4 capas. La interacción de estas capas rige el funcionamiento del TCP/IP:

Capa de interfaz de red

Es la capa más inferior del modelo TCP/IP, y se encarga de definir los métodos de entrelazamiento de redes donde el servidor se comunica sin intervenir a los routers. Esta capa contiene al subconjunto de protocolos usados para describir la topología de la red local y las interfaces necesitadas para influir en la transmisión de los datagramas de la capa de Internet a los servidores vecinos.

Esta capa es usada para mover paquetes entre las interfaces de la capa de Internet de dos diferentes host en el mismo enlace.

Capa de Internet

La capa de Internet se encarga de intercambiar datagramas (paquetes de datos) a través de las fronteras de la red, proporcionando una interface de entrelazamiento uniforme de redes, que oculta la topología actual de las conexiones subyacentes de red.

Debido a esto, esta capa define y establece al Internet, dando lugar a las estructuras de direccionamiento y enrutamiento primordiales del conjunto de protocolos TCP/IP, que permiten identificar y localizar usando un sistema de jerárquico de direcciones IP.

Capa de transporte

La capa de transporte establece canales básicos de datos que las aplicaciones usan para intercambio de datos de tareas específicas. Esta capa establece conectividad entre hosts, proporcionando servicios de transferencia entre extremos que son independientes de la estructura del usuario y la logística de intercambio de información, para cualquier propósito particular e independiente de la red subyacente.

El protocolo de transporte mayormente usado es la UDP (User Datagram Protocol), que proporciona servicios de datagrama sin conexión, mientras que el TCP es un protocolo que proporciona un control del flujo, establecimiento de conexiones y transmisiones fiables de datos.

Capa de aplicación

Es el nivel superior del conjunto TCP/IP que incluye los protocolos usados por la mayoría de las aplicaciones que proveen servicios o intercambian datos por medio de las conexiones de la red, las cuales fueron establecidas por los protocolos de las capas inferiores. Abarca también algunos servicios básicos de soporte de red como protocolos de enrutamiento y configuraciones de host. Algunos de los protocolos albergados por esta capa son el HTTP, el FTP, el SMTP y el DHCP.

Las aplicaciones hacen uso de los servicios proporcionados por las capas inferiores, especialmente los de la capa de transporte. Las comunicaciones estarán caracterizadas por el tipo de red según la relación funcional, por lo que las redes cliente-servidor y las redes peer-to-peer tendrás una capa de aplicación en particular.

Ventajas y desventajas

El TCP/IP es un conjunto de protocolos de importancia capital para las comunicaciones de Internet, ya que básicamente la red reposa en los protocolos de las 4 capas del modelo. Esta familia de protocolos  ha demostrado ser fiable en múltiples casos para todo tipo de redes, tanto LAN como WAN, sin embargo, presenta ciertos defectos que opacan su capacidad para transmitir datagramas e interconectar a los dispositivos de una red.

Por tanto, para conocer en profundidad al TCP/IP a continuación presentamos tanto sus ventajas como desventajas:

Ventajas

1. Elevado grado de fiabilidad en la interconexión de usuarios de redes cliente-servidor, redes P2P, así como en LAN y en WAN, siendo utilizado exitosamente por organizaciones privadas y públicas y en entornos residenciales y domésticos.
2. Es compatible con herramientas estándares del análisis de funcionamiento de la red.
3. Es un conjunto de protocolos multiplataforma, por lo que es compatible con la mayoría de los sistemas operativos y demás software del mercado mundial.

Desventajas

1. Presenta ciertas complejidades en su configuraciones, lo que más difícil de manejar que conjuntos de protocolos más sencillos como el NetBEUI o el IPX/SPX.
2. Tiende a reducir la velocidad de transferencia de datos en redes con volumen de tráfico medio bajo.
3. Su empleo en servicios de ficheros o servidores de impresión carece de eficiencia.