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Notas sobre Internet

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3.7  Protocolos de Internet

§1  Sinopsis

En la sección 3.1 hemos señalado que las comunicaciones Internet se denominan también comunicaciones TCP/IP debido al nombre de dos de los protocolos más significativos que utilizan, pero que estos no son los únicos.  A fin de que el lector pueda tener una idea aproximada de su misión y significado, a continuación se muestra una selección de los más usuales.

§2 Internet Protocol  (IP)

Ya hemos señalado que es uno de los protocolos fundamentales de Internet.  En el modelo OSI ( 3.1) pertenece a la denominada subcapa de transporte dentro de la capa de Red.  Absolutamente todas las aplicaciones de Internet deben usar este protocolo cuya especificación está contenida en RFC 791.

Entre sus responsabilidades se encuentra fragmentar los datos a transmitir que han sido recibidos de la capa superior (de Transporte) en trozos denominados datagramas IP. Estos datagramas son entregados a la capa inferior (de Enlace) donde son empaquetados en cuadros ("Frames") y entregados a la capa que se encarga de controlar el medio físico sobre el que se efectúa la transmisión (capa Física).  El proceso es exactamente inverso para los paquetes recibidos.  La tabla adjunta muestra el esquema interno de un datagrama IP (tamaño T del campo en bits).

Campo

T

Descripción

VERS

4

Versión de IP utilizada para la creación del datagrama

datagrama

HLEN

4

Longitud de la cabecera (palabras de 32 bits)

SERVICE TYPE

8

Indicador de servicio.  Especifica como debe ser interpretado

TOTAL LENGTH

16

Longitud total del datagrama (bytes) [3]

IDENTIFICATION

16

Número generado por el remitente que asegura el correcto ensamblado por el receptor

FLAGS

3

Distintos indicadores.  Por ejemplo MORE FLAGS, que indica si el campo ha sido fragmentado (es una porción de un un todo).

FRAGMENT OFFSET

13

Si es un trozo de algo fragmentado, señala la posición del fragmento en el total [4].

TIME TO LIVE

8

Cuantos saltos se espera que viva el datagrama antes de ser destruido, si no ha alcanzado su destino

PROTOCOL

8

Señala el protocolo de alto nivel al que corresponden los datos en la porción de datos del datagrama.

HEADER CHECKSUM

16

Suma de control de la cabecera. Es comprobada en cada punto donde el datagrama es procesado.

SOURCE ADDRESS

32

Dirección IP del remitente

DESTINATION ADDRESS

32

Dirección IP del destinatario.

OPTIONS

Variable

Zona reservada para uso diverso.  Generalmente utilidades de chequeo y depuración.

PADDING

Variable

Cierta cantidad de ceros necesarios para que el tamaño de la cabecera sea un múltiplo de 32 bits.


Otra responsabilidad de este protocolo es decidir el camino más adecuado para los datagramas en caso que haya más de uno disponible.  Esto es conocido como enrutado ("Routing").

Una característica distintiva de éste protocolo es que cada paquete es enviado como si fuese una entidad independiente de las demás.  De forma que IP no mantiene ningún control sobre los detalles de la conexión entre las máquinas que dialogan (el cliente y el servidor).  Tampoco garantiza que la transmisión se realice con éxito.  Esta función es encomendada a otros protocolos de la cadena.

§3  Internet Control Message Protocol (ICMP)

Es un protocolo que podíamos denominar "auxiliar" de la transmisión, ya que está más orientado a la calidad de la transmisión que a la transmisión en sí misma.  Es responsable de generar mensajes cuando ocurren errores en la transmisión. También puede generar mensajes de prueba e informativos sobre la transmisión, incluyendo un modo especial de eco que puede manejarse mediante PING ("Packet Internetwork Goper" Ap.C)

§4  Internet Group Management Protocol (IGMP)

El protocolo IGMP funciona como una extensión del protocolo IP.  Se emplea para realizar IP multicast, es decir, cuando el envío de datos a una dirección IP puede alcanzar múltiples servidores de una red y/o a todas las máquinas de una subred.  Además de utilizarse para pasar información se utiliza para establecer los miembros de la red, pasar información de los miembros y establecer rutas.  Otros muchos protocolos hacen uso de las funciones IGMP dentro de sus especificaciones.

§5  Gateway-to-Gateway Protocol (GGP)

 .

§6  Transmission Control Protocol (TCP)

 .

§7  Exterior Gateway Protocol (EGP)

.

§8  Interior Gateway Protocol (IGP)

.

§9  User Datagram Protocol (UDP)

Protocolo para transmisiones que pueden permitirse ciertos errores (pérdida de paquetes) a cambio de un incremento en la velocidad.  Es aplicado en transmisiones de Video en tiempo real (por ejemplo RealPlayer) que ignora los marcos erróneos y en otras comunicaciones Internet como DNS.  Ofrece mucho menos control que TCP , por lo que también ha sido descrito como "Unreliable Datagram Protocol".  No puede garantizar el orden de llegada de los paquetes ni tampoco la llegada en sí, sin embargo garantiza menor tiempo de respuesta que TCP.  Está descrito en RFC 768.

§10  Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Este protocolo permite simplificar la administración de grandes redes IP, permitiendo que los equipos individuales de una red puedan obtener sus datos de configuración desde un servidor especial (servidor DHCP), en especial en aquellas redes en las que no se tiene información exacta sobre los equipos individuales hasta que estos no recaban la información.  Es el caso típico de muchos proveedores de servicios de Internet (ISPs) y de redes a las que se conectan portátiles o empleados de forma remota ( 3.6).

§11  HiperText Transfer Protocol (HTTP)

Es el protocolo utilizado para transmitir las páginas Web escritas en lenguaje de marcas de hipertexto HTML ("Hyper Text Markup Languaje" 5.2).

§12  Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

Protocolo encargado de transmitir los mensajes de correo de un servidor a otro.  Una vez que los mensajes están en el servidor de destino se utiliza otro protocolo (POP ) para llevarlo a la máquina del cliente final.

§13  Post Office Protocol (POP)

Es el protocolo que permite a un usuario leer el correo que llega a su servidor.  Es un protocolo para las comunicaciones Servidor a Usuario. No confundir con SMTP que es un protocolo para transmisiones entre servidores.

Existen tres versiones:  POP, POP2, y POP3.  Cuando recibimos un e-mail queda almacenado en el servidor hasta que conectamos con él mediante el cliente de correo (un programa) y nos autentificamos (proporcionamos un nombre de usuario y contraseña correctos).  Después de esto POP es utilizado para transferir los datos desde el servidor al buzón de correo entrante de nuestra propia máquina.  Eventualmente una vez recibida la copia es posible ordenar al servidor que borre los ficheros originales.

Existe otro protocolo que permite manejar el correo en el servidor.  Es IMAP (ver), cuya diferencia fundamental con POP es que este último se limita a pasar los mensajes al cliente autenticado, mientras que IMAP pone el control del correo electrónico en manos del servidor.

POP3S es el protocolo de cifrado POP3 mediante SSL ("Secure Sockets Layer").

NotaSSL es un protocolo propuesto en 1994 por Netscape Communications junto con la primera versión de su navegador Navigator.  A pesar de que últimamente se le han encontrado algunas vulnerabilidades, es la opción implantada en la mayoría de servidores Web que requieren sistema de seguridad. Por ejemplo, servicios de comercio o correo electrónico seguros o controlar accesos a servicios de pago basados en la Web. Utiliza un sistema de cifrado y descifrado de datos RSA de clave pública [1]. Mas información en: 6.4 Cifrado y firmas digitales. N.14 El sistema RSA y los intentos para descifrarlo. N.17 La seguridad del Sistema RSA; estado de la cuestión.

§14  File Transfer Protocol (FTP)

El protocolo FTP es uno de los más utilizados en Internet, ya que permite transferir ficheros entre dos máquinas utilizando una conexión Internet.   El protocolo dispone de una serie de formas estandarizadas por las que una máquina remota puede crear y cambiar directorios en la máquina local, así como transferir, copiar, mover y borrar ficheros.  En realidad FTP utiliza comandos de texto plano para indicar las diversas órdenes, pero existen multitud de programas que simplifican su utilización mediante una interfaz gráfica en la que las operaciones de transferencia se reducen a procesos de cortar y pegar y en las que recorrer el árbol de directorios de la máquina remota es tan fácil como utilizar el navegador en la propia máquina.

Más información en:  8.2 FTP Transferencia de ficheros.

§15  Point to Point Protocol (PPP)

Un protocolo utilizado para enviar paquetes punto-a-punto sobre líneas serie.  Es uno de los más utilizados, ya que soporta las comunicaciones sobre líneas telefónicas a través de módem (el módem utiliza una conexión serie).  Permite utilizar sobre él otros protocolos de más alto nivel (más cercanos a la capa de Aplicación), como IPX/SPX y TCP/IP.  Cuando la comunicación es a través de línea telefónica, pero en vez de ser convencional (RTB) es ADSL ( 7.2), se utiliza una variedad denominada PPPoE (PPP over Ethernet).

PPP también puede ser utilizado sobre conexiones de red distintas de las telefónicas.  Windows lo instala cuando se instala un módem o servicio de RAS [2].  Una versión antigua de este protocolo que se utilizaba exclusivamente para conectar a servidores Unix de acceso remoto se denomina SLIP ("Seriar Line IP").

§16  Network News Transfer Protocol (NNTP)

Este protocolo, Creado en 1986 Kantor y Lampsley y descrito en RFC 977, es utilizado para distribuir en Internet un tipo especial de mensajes denominados noticias ("News") entre unas máquinas configuradas como servidores y los clientes (los lectores de las noticias).  El sistema constituye un servicio que transfiere diariamente millones de mensajes clasificados por temas denominado Usenet ( 8.4), y cuya importancia en cuanto a la comunicación de ideas y opiniones es solo comparable al servicio de e-mail.

El formato de las noticias (muy parecido al de e-mail), fue definido en RFC 850 por Mark Horton.  La versión actual está descrita en RFC 1036.  Su diferencia conceptual más importante respecto al e-mail es que en éste, el mensaje es accesible únicamente por su destinatario, mientras que los mensajes de Usenet aparecen en un tablón de anuncios accesible por todos. 

NNTP proporciona distribución, consulta, recuperación y exposición de "News" mediante el uso de una transmisión confiable basada en secuencias de noticias relacionadas.  NNTP está diseñado de forma que las noticias se almacenan en una base de datos centralizada en un servidor, de manera que los usuarios pueden seleccionar elementos específicos que leer.  También se proporciona indización, las referencias cruzadas y la caducidad de mensajes antiguos.

§17  Protocolos de encaminamiento

Son utilizados por herramientas auxiliares cuyo fin último es construir las tablas de ruta ( Ap. A) de los encaminadores ("Routers").  Esta función puede ser realizada manualmente en caso de redes pequeñas, pero es una tarea muy ardua en caso de redes medianas, e imposible en caso de redes extensas (Internet), ya que la tabla de ruta depende de la topología de la red, y esta puede cambiar con relativa frecuencia.  Por esta razón, los routers utilizan algoritmos que realizan el análisis de forma automática intercambiando información con otros routers.

Existen varios de estos protocolos según se trate de construir las tablas de redes privadas o externas (Internet).  Los primeros son denominados protocolos de enrutamiento interno, el más importante de los cuales es RIP ("Routing Information Protocol") definido en la RFC 1058. Sin embargo es bastante ineficiente porque exige a los routers intercambiar periódicamente tablas completas.  Actualmente está siendo reemplazado por OSPF ("Open Shortest Path First") definido en RFC 1583 que es más eficiente.

Para las tablas entre redes independientes se utilizan los protocolos de enrutamiento externo, como EGP ("External Gateway Protocol") y BGP ("Border Gateway Protocol") definido en RFC 1771.

§18  Webografía

Si quiere profundizar el los aspectos técnicos de las comunicaciones IP, la Web de Cisco Systems (líder mundial en fabricación de quipos para comunicación IP) es una fuente inagotable de información.

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[1]  Un método alternativo es el protocolo HTTP seguro (S-HTTP), que se utiliza para cifrar determinados documentos WWW en vez de toda la sesión.

[2]  RAS ("Remote Access Service").  Herramientas utilizadas por los sistemas Windows NT Workstation 4.0,  Windows NT Server 4.0 y Windows NT Server 4.0 Enterprise Edition y 2000 para facilitar el acceso a servidores remotos.  Ofrecen la posibilidad de guardar la clave de acceso.

[3]  El campo TOTAL LENGTH destinado a expresar la longitud del datagrama IP es de 16 bits. Lo que significa que el valor puede señalar hasta 65.535 (216 incluyendo el valor cero).  Puesto que generalmente el medio físico es una red ethernet, cuyo tamaño máximo de datos es de 1500 bytes ( H12.4), el transporte de un datagrama IP sobre la red física puede requerir su fragmentación (mandarlo en trozos que deben ser recompuestos en destino).

[4]  Cuando un datagrama debe ser fragmentado (dividido en trozos para su transmisión), cada trozo tiene prácticamente la misma cabecera que el original, aunque con pequeños cambios. Este campo es uno de los que difieren. El FRAGMENT OFFSET señala la posición del trozo dentro del conjunto, de forma que posteriormente puede ser puesto en su lugar por el receptor.