Perfiles de protocolos ISO y ARP

Se le llama protocolo de red o protocolo de comunicación al conjunto de reglas que controlan la secuencia de mensajes que ocurren durante una comunicación entre entidades que forman una red. En este contexto, las entidades de las cuales se habla son programas de computadora o automatismos de otro tipo, tales y como dispositivos electrónicos capaces de interactuar en una red.
Los protocolos de red establecen aspectos tales como:
-Las secuencias posibles de mensajes que pueden arribar durante el proceso de la comunicación.

-La sintaxis de los mensajes intercambiados.

-Estrategias para corregir los casos de error.

 -Estrategias para asegurar la seguridad (autenticación, encriptación). 


En el campo de las redes informáticas, los protocolos se pueden dividir en varias categorías, una de las clasificaciones más estudiadas es la OSI. El modelo de interconexión de sistemas abiertos, también llamado OSI (en inglés open system interconnection) es el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización en el año 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

Siguiendo el esquema de este modelo se crearon numerosos protocolos. El advenimiento de protocolos más flexibles donde las capas no están tan demarcadas y la correspondencia con los niveles no era tan clara puso a este esquema en un segundo plano. Sin embargo es muy usado en la enseñanza como una manera de mostrar cómo puede estructurarse una "pila" de protocolos de comunicaciones.

El modelo especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, y suele hablarse de modelo de referencia ya que es usado como una gran herramienta para la enseñanza de comunicación de redes. Este modelo está dividido en siete capas:

Nivel    Nombre
Capa 7    Nivel de aplicación
Capa 6    Nivel de presentación
Capa 5    Nivel de sesión
Capa 4    Nivel de transporte
Capa 3    Nivel de red
Capa 2    Nivel de enlace de datos
Capa 1    Nivel físico

Los protocolos de cada capa tienen una interfaz bien definida y sólo poseen conocimiento de las capas directamente inferiores. Esta división de los protocolos ofrece abstracción tanto de los mecanismos de bajo nivel responsables por la transmisión de datos sobre las informaciones intercambiadas. Así, por ejemplo, un navegador web (HTTP, capa 7) puede utilizar una conexión Ethernet o PPP (capa 2) pare acceder a la Internet, sin que sea necesario cualquier tratamiento para los protocolos deste nivel más bajo. De la misma forma, un router sólo necesita de las informaciones del nivel de red para enrutar paquetes, sin que importe si los datos en tránsito pertenecen a una imagen para un navegador web, un archivo transferido vía FTP o un mensaje de correo electrónico.

ARP Address resolution prtocol

ARP son las siglas en inglés de Address Resolution Protocol (Protocolo de resolución de direcciones). Es un protocolo de nivel de enlace responsable de encontrar la dirección hardware (Ethernet MAC) que corresponde a una determinada dirección IP Para ello se envía un paquete (ARP request) a la dirección de difusión de la red (broadcast (MAC = FF FF FF FF FF FF)) que contiene la direccion IP por la que se pregunta, y se espera a que esa máquina (u otra) responda (ARP reply) con la dirección Ethernet que le corresponde.

Cada máquina mantiene una caché con las direcciones traducidas para reducir el retardo y la carga. ARP permite a la dirección de Internet ser independiente de la dirección Ethernet, pero esto sólo funciona si todas las máquinas lo soportan.

En Ethernet, la capa de enlace trabaja con direcciones físicas. El protocolo ARP se encarga de traducir las direcciones IP a direcciones MAC (direcciones físicas).Para realizar ésta conversión, el nivel de enlace utiliza las tablas ARP, cada interfaz tiene tanto una dirección IP como una dirección física MAC.

ARP se utiliza en 4 casos referentes a la comunicación entre 2 hosts:

1.    Cuando 2 hosts están en la misma red y uno quiere enviar un paquete a otro.

2.    Cuando 2 host están sobre redes diferentes y deben usar un gateway/router para alcanzar otro host.

3.    Cuando un router necesita enviar un paquete a un host a través de otro router.

4.    Cuando un router necesita enviar un paquete a un host de la misma red.

Funcionamiento I

Si A quiere enviar una trama a la dirección IP de B (misma red), mirará su tabla ARP para poner en la

trama la dirección destino física correspondiente a la IP de B. De esta forma, cuando les llegue a todos la trama, no tendrán que deshacerla para comprobar si el mensaje es para ellos, sino que se hace con la dirección física.

Funcionamiento II

Si A quiere enviar un mensaje a C (un nodo que no esté en la misma red), el mensaje deberá salir de la red. Así, A envía la trama a la dirección física de salida del router. Esta dirección física la obtendrá a partir de la IP del router, utilizando la tabla ARP. Si esta entrada no está en la tabla, mandará un mensaje ARP a esa IP (llegará a todos), para que le conteste indicándole su dirección física.

Origen de ARPANET

Para muchos, la experiencia con Internet se remonta a los años 90, donde la red de redes empezaba a situarse como un medio de información global. Sin embargo, Internet en si mismo es más antiguo que eso. Creció de la fusión de varias redes de ordenadores individuales, siendo la más antigua y la más influyente la llamada Arpanet. En 1966, la agencia ARPA (Advanced Research Projects Agency) tenía un programa con varias instituciones de investigación. La meta de ARPA era enlazar diferentes ordenadores todos juntos, para mejorar la potencia general del procesamiento de los ordenadores, y descentralizar el almacenamiento de información.

El gobierno de los Estados Unidos quería encontrar una manera de acceder y distribuir la información en caso de una catástrofe, como por ejemplo un ataque nuclear. Si una bomba diera en un importante centro de ordenadores, las transferencias de información se pararían de inmediato. Sin embargo, si se pudieran unir varias redes diferentes y separadas, otras partes del sistema seguirían funcionando incluso si algunos enlaces fueran destruidos.

Este proyecto de ARPA gradualmente fue evolucionando de la teoría a proposiciones reales de construir esas redes. En 1968, ARPA envío una petición a varias instituciones pidiendo ofertas para crear la primera red de área extensa (WAN). La firma BBN ganó la oferta para diseñar 4 máquinas procesadoras de mensajes que crearían comunicaciones abiertas entre los cuatro dispositivos diferentes y en cuatro sistemas.

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Redes Privadas

Redes privadas

La red privada es una red donde a los terminales puede asignársele direcciones de este espacio de direcciones cuando se requiera que ellas deban comunicarse con otras terminales dentro de la red interna (una que no sea parte de Internet) pero no con Internet directamente. Las redes privadas son bastante comunes en esquemas de redes de área local (LAN) de oficina, pues muchas compañías no tienen la necesidad de una dirección IP global para cada estación de trabajo, impresora y demás dispositivos con los que la compañía cuente. Otra razón para el uso de direcciones de IP privadas es la escasez de direcciones IP públicas que pueden ser registradas. IPv6 se creó justamente para combatir esta escasez, pero aun no ha sido adoptado en forma definitiva.

Los enrutadores en Internet normalmente se configuran de manera tal que descarten cualquier tráfico dirigido a direcciones IP privadas. Este aislamiento le brinda a las redes privadas una forma de seguridad básica, dado que por lo general no es posible que alguien desde fuera de la red privada establezca una conexión directa a una máquina por medio de estas direcciones. Debido a que no es posible realizar conexiones entre distintas redes privadas a través de Internet, distintas compañías pueden usar el mismo rango de direcciones privadas sin riesgo de que se generen conflictos con ellas, es decir, no se corre el riesgo de que una comunicación le llegue por error a un tercero que esté usando la misma dirección IP.

Si un dispositivo de una red privada necesita comunicarse con otro dispositivo de otra red privada distinta, es necesario que cada red cuente con una puerta de enlace con una dirección IP pública, de manera que pueda ser alcanzada desde fuera de la red y así se pueda establecer una comunicación, ya que un enrutador podrá tener acceso a esta puerta de enlace hacia la red privada. Típicamente, esta puerta de enlace será un dispositivo de traducción de dirección de red (NAT) o un servidor proxy.

Sin embargo, esto puede ocasionar problemas cuando distintas compañías intenten conectar redes que usan direcciones privadas. Existe el riesgo de que se produzcan conflictos y problemas de ruteo si ambas redes usan las mismas direcciones IP para sus redes privadas o si dependen de la traducción de dirección de red (NAT) para que se conecten a través de Internet.

Dimensiones de la Red

Para poder crear una red ya sea doméstica o empresarial hace falta hacer algunas compras de hardware y disponer de tiempo para establecerla a nuestro gusto. Lo primero que se debe hacer es decidir qué tipo de red es la que mejor se adapta a nuestras necesidades. Hay varios tipos de redes, conocidas como tecnologías. Afortunadamente, las diferencias entre ellas son bastante claras incluso para usuarios informáticos noveles.

Una tecnología es la forma en que un equipo dentro de una red se conecta con otro ordenador. Hay tres opciones disponibles: inalámbrica, línea telefónica o Ethernet. Las tres variables principales que tiene que tener en cuenta sobre las tecnologías: velocidad (velocidad en la transmisión de datos no velocidad en la creación de la red), coste y cableado. 

Una regla de oro es conseguir los máximo de dos de las tres variables. Por ejemplo, a lo mejor para poner una red rápida y barata necesita muchos cables, mientras que una red rápida y fácil de crear puede suponer un coste mayor. En ocasiones las diferencias son nimias, lo que puede parecer ventajoso para unos es desventajoso para los otros; pero debería apostar por una tecnología en las que las ventajas doblan a las desventajas.

 Una red es un conjunto de ordenadores conectados entre sí, que pueden comunicarse compartiendo datos y recursos sin importar la localización física de los distintos dispositivos. A través de una red se pueden ejecutar procesos en otro ordenador o acceder a sus ficheros, enviar mensajes, compartir programas. Los ordenadores suelen estar conectados entre sí por cables. Pero si la red abarca una región extensa, las conexiones pueden realizarse a través de líneas telefónicas, microondas, líneas de fibra óptica, entre otros.

Una red se puede clasificar según el tamaño, el área geográfica que abarca y el número de máquinas que tiene interconectadas. Según estas características podemos clasificar las redes de computadores de la siguiente manera:

- Red Local ( LAN )

- Red Metropolitana ( MAN )

- Red Global ( WAN )

-Redes de área local

Una red de área local LAN (Local Area Network ), es una red limitada en un espacio físico que puede ser una oficina, edificio, universidad, etc. con un límite teórico de unos 8.000 puestos o estaciones de trabajo. Normalmente cubre distancias de unos pocos centenares de metros alcanzando, las más proliferas, hasta 1 Km. de distancia entre un computador y otro. Su finalidad principal consiste en compartir los recursos y la información que dispone dicha red en el mínimo tiempo posible y sin duplicar la información en tanto y en cuanto sea posible y deseables.

Redes de área Metropolitana

Red MAN ( Metropolitan Area Network ), es una red de área metropolitana, es decir, de cubrimiento geográfico por ciudades o por regiones y presta servicios a redes empresariales. Puede abarcar una distancia desde unas pocas decenas hasta 160 kilómetros.

Redes de área Global

Las WAN (Wide Area Network) o redes de área mundial, son redes de alcance geográfico muy amplio, pudiendo llegar a cubrir todo el planeta, tal y como es el caso de Internet. La más antigua forma de WAN es la red USNET que conectan estaciones de trabajo UNIX a otras estaciones de trabajo UNIX. Estas redes fueron desarrolladas en la década de los años 60 y 70 cuando los computadores eran máquinas muy raras y apreciadas, de hecho una WAN es en verdad un aglomerado de subredes (redes locales) y computadores de varias plataformas que se conectan y dan origen a lo que hoy conocemos como Internet.

 Para hacer que este enmarañado de sistemas con una tecnología muy diversa (no siendo un requisito que sea necesariamente compatibles) pueda comunicarse es necesario disponer de un traductor de protocolo, comúnmente llamado "gateway" (pasarela). Los protocolos son conjuntos de normativas que determinan como debe realizarse el intercambio de datos entre los computadores (hardware) y los programas (software).

Redes Abiertas

Una red abierta generalmente son servicios públicos gratuitos cuyos proveedores ofrecen internet gratuito en estaciones de autobuses, aeropuertos, plazas o parques públicos, etc. Un ejemplo puede ser un aeropuerto donde la señal inalámbrica es abierta y cualquier usuario con una laptop o un teléfono puede conectarse a esa red de manera gratuita. La red abierta no tiene restricciones y puedes hacer de todo sin ningún tipo de limitante. Un ejemplo puede ser un usuario casero que no tiene restricciones en su red y puede hacer lo que le guste sin problema alguno.

Por otro lado, las redes cerradas son redes particulares donde para poder utilizar esta red requieres ingresar una contraseña, o bien, solicitar al administrador de esa red, el permiso para poder utilizarla sin problemas. Un buen ejemplo es un usuario casero particular con una conexión inalámbrica cerrada (requiere contraseña), con lo cual impide el acceso a otras personas. Es común encontrarla en centros financieros, empresas importantes, o donde existan reglas o parámetros para aceptar o denegar el tipo de contenidos que pueden verse o no pueden verse en la red. Un ejemplo puede ser una red cerrada en una escuela, donde pueden estar restringidos los servicios de MSN, chats, páginas de adultos, juegos en línea, etc.

Integracion de servicios y Aplicaciones

En el mundo de las Redes  internacionales se define como aplicación a toda aquella herramienta que se construye y utiliza (aplica; de ahí su nombre) sobre la red para el desarrollo de la ciencia, la educación y la investigación. En estricto rigor, en estas infraestructuras tecnológicas todas las herramientas y servicios son productos de aplicaciones que han sido desarrolladas por expertos. Estas aplicaciones marcan una gran diferencia en el cómo se llevan a cabo los procesos de enseñanza y aprendizaje e investigación. Las aplicaciones desarrolladas en este ámbito requieren para su funcionamiento de las Redes, lo que implica que ellas no correrán ni funcionarán sobre la Internet comercial. Éstas requieren de funcionalidades de red avanzadas, tales como amplio ancho de banda, baja latencia (retraso) o multidifusión; ninguna de las cuales están disponibles en las conexiones de la Internet comercial. Desde los inicios de las Redes se han desarrollado muchas aplicaciones, varias de ellas ya han sido traspasadas a la Internet comercial para su uso expandido, eso sí, con calidades inferiores a las que se pueden alcanzar en las infraestructuras avanzadas desde donde salieron.  En las Redes actuales, si bien es cierto existen y se están desarrollando una enorme cantidad de aplicaciones para las distintas áreas de la ciencia y del conocimiento, hoy existen aplicaciones consideradas de punta o de próxima generación. Cuatro son los atributos principales de estas aplicaciones:  1.    Ambientes de colaboración participativos, en los que realmente se pude interactuar con otros sin importar las distancias y las barreras geográficas. 2.    Provisión de acceso común a recursos remotos y distribuidos, tales como telescopios, microscopios, entre otros instrumentales científicos de alto valor. 3. Utilización de la red como base para construir redes globales de servicios conexiones computacionales y de procesamiento de datos; esto posibilita la existencia de las Grid o Mallas. 4.    Despliegue de información en ambientes de realidad virtual, lo que supone pasar de gráficos estáticos a flujo de imágenes en tiempo real y a animaciones tridimensionales. Esto permite el desarrollo de aquellas aplicaciones basadas en el uso del video, lo que cubre un amplísimo espectro que va desde la videoconferencia pasando por el video en demanda hasta llegar al control en forma remota de instrumental científico.

Aplicaciones e Interconexiones de la Red

Las aplicaciones de Red son programas que corren entre diferentes computadoras conectadas juntas en una red, y son seleccionadas de acuerdo al tipo de trabajo que necesita ser hechohay una amplia gama de programas de la capa de aplicación para interconectarse a internet. Cada aplicación está asociada a su propio protocolo; algunas de las más comunes son:

HTTP: el world wide web usa el hyper text transfer protocol que es el protocolo para conectarse a los servidores Web. Su función  primaria es establecer una conexión con un un servidor web y transmitir páginas de html al cliente explorador.

POP3: Post Office Protocol 3, es el protocolo más común del internet para correo electrónico, pertenece también a la capa de aplicación. Recibe los correos y los almacena hasta que el usuario los descarga.

FTP: File Transfer Protocol, es un simple programa utilitario para trasferir archivos entre dos computadoras remotas, provee autenticación básica y opera en modo de transferencia binario o modo texto (ascii).

Telnet: es una aplicación de acceso remoto y un protocolo para conectarse a la consola de una computadora remota, autenticación básica incluida, pero sin interfase gráfica ya que es manejada por medio de una intefase de caracteres llamada línea de comando.

SNMP: Simple Network Management Protocol, los programas de manejo de la red usan el SNMP para monitorear el estatus de los dispositivos de red y sus actividades.