Familia de protocolos de Internet

 Leinier Cruz Salfran     07/Jan/2019
Documentación, Historia


La familia de protocolos de Internet, es un conjunto de protocolos de red en los que se basa Internet y que permiten la transmisión de datos entre computadoras.

En ocasiones se le denomina conjunto de protocolos TCP/IP, en referencia a los dos protocolos más importantes que la componen, que fueron de los primeros en definirse, y que son los dos más utilizados de la familia:

  • TCP: protocolo de control de transmisión.
  • IP: protocolo de internet.

Existen tantos protocolos en este conjunto que llegan a ser más de cien diferentes, entre ellos se encuentran, por solo citar algunos:

  • ARP: protocolo de resolución de direcciones, para encontrar la dirección física (MAC) correspondiente a una determinada IP.
  • FTP: protocolo de transferencia de archivos, popular en la transferencia de archivos.
  • HTTP: protocolo de transferencia de hipertexto, que es popular porque se utiliza para acceder a las páginas web.
  • POP: protocolo de oficina de correo, para correo electrónico.
  • SMTP: protocolo para transferencia simple de correo, para el correo electrónico.
  • Telnet (Telecommunication Network): para acceder a equipos remotos.

TCP/IP fue desarrollado y demostrado por primera vez en 1972 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, ejecutándolo en ARPANET, una red de área extensa de dicho departamento.

La familia de protocolos de Internet puede describirse por analogía con el modelo OSI (Open System Interconnection), que describe los niveles o capas de la pila de protocolos, aunque en la práctica no corresponde exactamente con el modelo en Internet. En una pila de protocolos, cada nivel resuelve una serie de tareas relacionadas con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles más altos. Los niveles superiores son los más cercanos al usuario y tratan con datos más abstractos, dejando a los niveles más bajos la labor de traducir los datos de forma que sean físicamente manipulables.

El modelo de Internet fue diseñado como la solución a un problema práctico de ingeniería. El modelo OSI, en cambio, fue propuesto como una aproximación teórica y también como una primera fase en la evolución de las redes de computadoras. Por lo tanto, el modelo OSI es más fácil de entender, pero el modelo TCP/IP es el que realmente se usa. Sirve de ayuda entender el OSI, antes de conocer TCP/IP, ya que se aplican los mismos principios, pero son más fáciles de entender en el OSI.

El protocolo TCP/IP es el sucesor del Network Control Program (NCP), con el que inició la operación de ARPANET, y fue presentado por primera vez con los RFC 791, RFC 792 y RFC 793​ en septiembre de 1981. Para noviembre del mismo año se presentó el plan definitivo de transición en el RFC 801, y se marcó el 1 de enero de 1983 como el “Día Bandera” para completar la migración.

Historia del protocolo TCP/IP

La familia de protocolos de Internet fueron el resultado del trabajo llevado a cabo por la “Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados de Defensa”: DARPA, por sus siglas en inglés, a principios de los años 1970. Después de la construcción de la pionera ARPANET en 1969, DARPA comenzó a trabajar en un gran número de tecnologías de transmisión de datos. En 1972, Robert E. Kahn fue contratado por la “Oficina de Técnicas de Procesamiento de Información” de DARPA, donde trabajó en la comunicación de paquetes por satélite y por ondas de radio, reconoció el importante valor de la comunicación de estas dos formas. En la primavera de 1973, Vint Cerf, desarrollador del protocolo de ARPANET, Network Control Program se unió a Kahn con el objetivo de crear una arquitectura abierta de interconexión y diseñar así la nueva generación de protocolos de ARPANET. Kahn y Cerf fueron premiados con la Medalla Presidencial de la Libertad el 10 de noviembre de 2005 por su contribución a la cultura estadounidense.

Para el verano de 1973, Kahn y Cerf habían conseguido una remodelación fundamental, donde las diferencias entre los protocolos de red se ocultaban usando un protocolo de comunicaciones y además, la red dejaba de ser responsable de la fiabilidad de la comunicación, como pasaba en ARPANET, era el host el responsable. Cerf reconoció el mérito de Hubert Zimmerman y Louis Pouzin, creadores de la red CYCLADES, ya que su trabajo estuvo muy influenciado por el diseño de esta red.

Con el papel que realizaban las redes en el proceso de comunicación reducido al mínimo, se convirtió en una posibilidad real comunicar redes diferentes, sin importar las características que estas tuvieran. Hay un dicho popular sobre el protocolo TCP/IP, que fue el producto final desarrollado por Cerf y Kahn, que dice que: este protocolo acabará funcionando incluso entre “dos latas unidas por un cordón”. De hecho hay hasta una implementación usando palomas mensajeras, IP sobre palomas mensajeras, que está documentado en RFC 1149.

Una computadora denominada "enrutador" (nombre que fue después cambiado a "puerta de enlace" o "pasarela" para evitar confusiones con otros tipos de puerta de enlace), está dotada con una interfaz para cada red, y envía datagramas de ida y vuelta entre ellos. Los requisitos para estos enrutadores están definidos en el RFC 1812.

Esta idea fue ejecutada de una forma más detallada por el grupo de investigación que Cerf tenía en Stanford durante el periodo de 1973 a 1974, dando como resultado la primera especificación TCP (Request for Comments 675). Entonces DARPA fue contratada por BBN Technologies, la Universidad de Stanford, y la University College de Londres (UCL) para desarrollar versiones operacionales del protocolo en diferentes plataformas de hardware. Se desarrollaron así cuatro versiones diferentes: TCP v1, TCP v2, una tercera dividida en dos: TCP v3 e IP v3, en la primavera de 1978, y después se estabilizó la versión TCP/IP v4: el protocolo estándar que todavía se emplea en Internet.

En 1975 se realizó la primera prueba de comunicación entre dos redes con protocolos TCP/IP entre la Universidad de Stanford y la UCL. En 1977 se realizó otra prueba de comunicación con un protocolo TCP/IP entre tres redes distintas con ubicaciones en Estados Unidos, Reino Unido y Noruega. Varios prototipos diferentes de protocolos TCP/IP se desarrollaron en múltiples centros de investigación entre los años 1978 y 1983. La migración completa de la red ARPANET al protocolo TCP/IP concluyó oficialmente el día 1 de enero de 1983, cuando los protocolos fueron activados permanentemente.

En marzo de 1982, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos declaró al protocolo TCP/IP el estándar para las comunicaciones entre redes militares. En 1985, el “Centro de Administración de Internet” (IAB, Internet Architecture Board) organizó un “Taller de Trabajo” de tres días de duración, al que asistieron 250 comerciantes. Esto sirvió para promocionar el protocolo, lo que contribuyó a un incremento de su uso comercial.

Principios Arquitectónicos Claves

Tal como se presenta en la RFC 1122, el desarrollo de los protocolos en que se basa Internet se rige por principios, dos de los cuales se describen a continuación:

Principio Extremo a Extremo

Si dos nodos necesitan un mecanismo para proveer alguna funcionalidad en su comunicación, dicho mecanismo debe ser implementado directamente en los mismos nodos sin que los demás elementos de red interfieran o participen, a menos que sea absolutamente necesario.

Principio de Robustez

Un sistema debe ser conservador en su comportamiento como emisario y liberal en su comportamiento como receptor. Es decir, debe ser cuidadoso en cumplir los protocolos cuando envía datos y debe ser flexible para recibir datos que, aunque tengan deficiencias, puedan ser correctamente interpretados.

Ventajas e inconvenientes

El conjunto TCP/IP está diseñado para encaminar y tiene un grado muy elevado de fiabilidad, es adecuado para redes grandes y medianas, así como en redes empresariales. Se utiliza a nivel mundial para conectarse a Internet y a los servidores web. Es compatible con las herramientas estándar para analizar el funcionamiento de la red.

Un inconveniente de TCP/IP es que es más difícil de configurar y de mantener que NetBEUI o IPX/SPX; además, es algo más lento en redes con un volumen de tráfico medio bajo. Sin embargo, puede ser más rápido en redes con un volumen de tráfico grande donde haya que encaminar un gran número de tramas.

El conjunto TCP/IP se utiliza tanto en campus universitarios como en complejos empresariales, en donde utilizan muchos enrutadores y conexiones a mainframe o a computadoras UNIX, así como también en redes pequeñas o domésticas, en teléfonos móviles y en domótica.

Gracias a que el conjunto de protocolos TCP/IP no pertenecía a una empresa en concreto y permitir el Departamento de Defensa estadounidense su uso por parte de cualquier fabricante, fue lo que permitió el nacimiento de Internet. Los fabricantes fueron abandonando poco a poco sus protocolos propios de comunicaciones y adoptando TCP/IP.