1.1.1. Capas Superiores del Modelo de Redes TCP/IP

Capa de aplicación TCP / IP

Los protocolos de la capa de aplicación TCP/IP proporcionan servicios para el software de aplicación que se ejecuta en un ordenador. La capa de aplicación no define la aplicación en sí, sino que define los servicios que necesitan las aplicaciones. Un ejemplo es el protocolo de aplicación HTTP el cual define cómo los navegadores web pueden jalar de los contenidos de una página web desde un servidor. En pocas palabras, la capa de aplicación proporciona una interfaz entre el software que se ejecuta en un ordenador y la red en sí misma.

Descripción general de HTTP

Imagine que Roberto abre su navegador. Su navegador se ha configurado para pedir automáticamente la página web por defecto - página de inicio - del servidor web de Leandro.

¿Qué realmente sucede? La solicitud inicial de Roberto en realidad pide a Leandro: enviar su página de inicio de nuevo a Roberto. El software del servidor web de Leandro se ha configurado para saber que la página web por defecto está contenida en un archivo llamado home.htm, Roberto recibe el archivo de Leandro y muestra el contenido del archivo en la ventana del navegador web de Roberto.

Mecanismos del Protocolo HTTP

Para hacer la solicitud de una página web y devolver el contenido de la página web, las aplicaciones utilizan el Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP). HTTP no existía hasta que Tim Berners-Lee creó el primer navegador y el servidor web a principios de 1990. Berners-Lee dió funciones a HTTP para preguntar por los contenidos de páginas web, específicamente dando al navegador web la posibilidad de solicitar archivos desde el servidor, y dando al servidor una manera de devolver el contenido de esos archivos.

La mayoría de las direcciones web también llamadas Localizador de Recursos Uniforme (URL): comienza con las letras "http", lo que significa que HTTP se utiliza para transferir las páginas web.

Para obtener la página web de Leandro:

1.    Roberto envía un mensaje con un encabezado HTTP – encabezado donde se pone información de dicho protocolo -. Esta cabecera HTTP incluye la petición de "conseguir" un archivo. Esta solicitud puede contener: el nombre del archivo (home.htm), o si no se menciona ningún nombre de archivo, el servidor web supone que Roberto quiere que la página web por defecto.

2.    La respuesta del servidor web Leandro. El mensaje comienza con un encabezado HTTP, con un código de retorno (200), lo que significa algo tan simple como "OK" devuelto en la cabecera. En caso de no encontrarse el archivo solicitado se recibirá un código de retorno de HTTP 404 de “no encontrado”, que se incluirá en el mismo mensaje.

3.    Otro mensaje de servidor web de Leandro al navegador web de Roberto, pero esta vez sin un encabezado HTTP. HTTP transfiere los datos mediante el envío de varios mensajes, cada uno con una parte del archivo. En lugar de perder el espacio mediante el envío de cabeceras HTTP repetidas que enlacen la misma información, estos mensajes adicionales simplemente omiten la cabecera.

Capa TCP / IP Transporte

La capa de transporte TCP/IP incluye un menor número de protocolos que la capa de aplicación. Dos son los más utilizados: el Protocolo de Control de Transmisión (TCP) y el Protocolo de Datagramas de Usuario (UDP).

Los Protocolos de capa de transporte proporcionan servicios a los protocolos de capa de aplicación que residen una capa superior en el modelo TCP/IP. Ahora nos centraremos en un solo servicio proporcionado por TCP: la recuperación de errores.

Conceptos básicos de recuperación de error de TCP

Hay que recalcar que cada capa proporciona un servicio a la capa que está encima de ella como ser TCP de la capa de transporte, que proporciona el servicio de recuperación de error a los protocolos de la capa de aplicación.

En el ejemplo anterior de Roberto y Leandro que utilizan HTTP ¿Qué hubiera pasado si la petición de Roberto SOLICITUD HTTP se había perdido en tránsito a través de la red? ¿Qué habría pasado si la respuesta de Leandro, que incluye el contenido de la página principal se habría perdido? Lo cierto es que la página no habría aparecido en el navegador de Roberto.

Es así que muchos protocolos de la capa de aplicación, probablemente quieren una manera de garantizar la entrega de datos a través de una red, los creadores de TCP incluyeron una función de recuperación de errores. Para ello TCP utiliza el concepto de reconocimientos. En el siguiente gráfico TCP es anoticiado de la perdida de los datos y pide al remitente que vuelva a intentarlo.

1.    Aquí se muestra al servidor web Leandro enviar una página web en el navegador web de Roberto, utilizando tres mensajes separados. Aquí se muestran las mismas cabeceras HTTP y además un encabezado TCP. La cabecera TCP muestra un número de secuencia (SEQ) con cada mensaje.

2.    En este ejemplo, la red tiene un problema, y la red no puede entregar el mensaje TCP (llamado un segmento) con número de secuencia 2.

3.    Cuando Roberto recibe mensajes con números de secuencia 1 y 3, pero no recibe un mensaje con número de secuencia 2, Roberto se da cuenta de que el mensaje 2 se perdió. Esa realización por la lógica TCP de Roberto es la causa para enviar un segmento TCP de nuevo a Leandro, pidiéndole a Leandro enviar el mensaje 2 de nuevo. 

Interacciones Misma-Capa y Adyacente-Capa 

Concepto	Ejemplo
Interacción Misma-Capa en Diferentes Computadoras. La dos computadoras usan un protocolo (de acuerdo con un conjunto de reglas) para comunicarse con la misma capa de un otro computador. El protocolo definido por cada capa usa una cabecera que es transmitida entre las computadoras para comunicar que quiere hacer cada computador. La información de la cabecera adicionada por un capa de la computadora de envió es procesada por la misma capa de un computador recepcionador	Por ejemplo: Leandro establece los números de secuencia de 1, 2, y 3, de manera que Roberto podría notar cuando algunos de los datos no llegó. El proceso TCP de Leandro creó ese encabezado TCP con el número de secuencia; El proceso TCP de Roberto recibió e hizo reaccionar a los segmentos TCP. Este proceso a través del cual dos equipos establecen e interpretan la información en el encabezado utilizado por esa capa se llama interacción misma capa, y que se produce entre las computadoras que se comunican a través de una red.
Interacción Adyacente-Capa en la misma Computadora. En una simple computadora, una capa provee un servicio a una capa alta. El software o hardware que implementa la capa más alta solicita que la próxima capa más baja realice la función necesaria	Por ejemplo en el equipo de Leandro: El protocolo de capa superior (HTTP) quiere recuperación de errores, y la capa superior utiliza el siguiente protocolo de capa inferior (TCP) para realizar el servicio de recuperación de errores; la capa inferior proporciona un servicio a la capa de encima de ella.

1.1. Modelo de redes TCP/IP

La Organización Internacional de Normalización (ISO) se dió a la tarea de crear un modelo de red de proveedor neutral abierto que ayudaría a reducir la complejidad de interacción entre los distintos modelos de red, comenzó su tarea a finales de 1970 en el llamado modelo de red de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI). ISO tenía un objetivo noble para el modelo OSI: “estandarizar protocolos de red de datos para permitir la comunicación entre todos los ordenadores a través de todo el planeta”. Para ello ISO trabajó en el proceso con participantes de la mayoría de las naciones tecnológicamente desarrolladas en la Tierra.

Otro esfuerzo importante y menos formal fue hecho por un contrato del Departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD), donde investigadores de varias universidades se ofrecieron como voluntarios para ayudar a desarrollar aún más los protocolos que rodeaban el trabajo del Departamento de Defensa. Estos esfuerzos dieron como resultado un modelo de red abierta llamado TCP/IP.

En la década de los noventa, las empresas comenzaron a agregar OSI, TCP/IP, o ambas cosas a sus redes empresariales. Sin embargo, a finales de la década de los noventa, TCP/IP se había convertido en la opción común, y OSI se vio relegada.  Ahora en el siglo XXI, TCP/IP domina y aunque existen modelos de redes propietarios distintos, en su mayoría han sido descartadas en favor de TCP/IP. El modelo OSI, cuyo desarrollo ha sufrido en parte debido a un proceso de normalización formal más lento en comparación con TCP/IP, nunca tuvo éxito en el mercado. Y TCP/IP, el modelo de redes originalmente creado casi en su totalidad por un grupo de voluntarios, se ha convertido en el modelo de red cada vez más prolífico. Aun así, a menudo se suelen utilizarse términos relacionados con OSI.

Vista general del Modelo de Redes  TCP / IP

El modelo TCP/IP define y hace referencia a una gran colección de protocolos que permiten a los ordenadores comunicarse. Para definir un protocolo, utiliza documentos llamados solicitudes de comentarios (RFC). El modelo también evita repetir el trabajo ya realizado por algún cuerpo de otras normas o consorcio proveedor simplemente referencia a las normas o protocolos creados por esos grupos. Por ejemplo, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) define las redes LAN Ethernet; el modelo TCP / IP no define Ethernet en el RFC, pero se refiere a IEEE Ethernet como una opción.

Las computadores hoy en dia implementan el modelo TCP/IP tanto que se puede tomar el equipo fuera de la caja, conectar todos los cables correctos, encenderlo, y luego conectarlo a la red. Puede utilizar un navegador web para conectarse a su sitio web favorito y luego el sistema operativo en el equipo implementa partes del modelo TCP/IP. La tarjeta Ethernet, o tarjeta de red LAN inalámbrica, integrado en el equipo implementa algunos estándares de LAN que hacen referencia el modelo TCP/IP. En resumen, los vendedores crean el hardware y el software para TCP/IP.

Para ayudar a las personas a entender un modelo de trabajo en red, cada modelo rompe las funciones en un pequeño número de categorías denominadas capas. Cada capa incluye protocolos y normas que se refieren a esa categoría de funciones. TCP/IP tiene en realidad dos modelos alternativos.

El modelo original de TCP/IP aparece en el RFC 1122 y se divide en cuatro capas. Las dos capas superiores se centran más en las aplicaciones que necesitan enviar y recibir datos. La capa inferior se centra en la manera de transmitir los bits sobre cada enlace individual, con la capa de Internet se centra en la entrega de datos a través de todo el camino desde el ordenador emisor original al equipo de destino final. - La capa de enlace del modelo original TCP / IP también es conocida como el acceso a la red o tambien como capa de interfaz de red - .

El otro modelo TCP / IP de la derecha es un método común utilizado en la actualidad para referirse a las capas formadas por la expansión de la capa de enlace del modelo original en los en dos capas separadas en la izquierda: enlace de datos y física (similar a las dos capas inferiores del modelo OSI). Tenga en cuenta que el modelo de la derecha se utiliza más a menudo hoy en día.