Protocolos de comunicación

Para que la transmisión de datos sea exitosa, emisor y receptor deben seguir una serie de reglas de comunicación para el intercambio de información. Estas reglas para el intercambio de datos entre computadoras se llaman “protocolos” de la línea. Cuando en una red son conectados diferentes tipos de microcomputadoras, el protocolo puede volverse sumamente complejo y para que las conexiones funcionen, los protocolos de red deben obedecer a ciertos estándares.

Originalmente, los protocolos fueron relativamente sencillos como aquellos sobre los que se apoyaron las redes simples computadora-terminal y que estuvieron contenidos en otros programas de aplicación a computadoras, de tal manera que además de su función principal de procesamiento, la computadora estaría controlando la transmisión de línea entre ella y las terminales asociadas y otro equipo periférico.

IBM puso en circulación el primer conjunto de estándares comerciales al que le llamó Systems Network Architecture (arquitectura de redes de sistemas, SNA) pero éstos estándares sólo operaban con el equipo propio de IBM. Conforme las redes se sofisticaron, muchos accesorios de computadora (equipos de distintos fabricantes) resultaban incompatibles. Para frenar esta situación, se desarrolló el concepto de protocolos de capas con el objeto de separar todas las funciones de telecomunicaciones para formar un conjunto de subfunciones por capas.

En poco tiempo, la International Standards Organization (Organización de Normas Internacionales. ISO) definió una serie de protocolos de comunicaciones llamada Open Systems Interconnection (interconexión de sistemas abiertos, OSI) cuyo propósito es identificar las funciones provistas por cualquier red retomando el concepto de trabajar en capas con la idea de establecer estándares mundiales de diseño para todos los protocolos de datos de telecomunicaciones, para que todos los equipos que se produzcan sean compatibles.

Bajo este esquema de protocolo, cada capa desarrollaría una tarea distinta y autosuficiente pero sería dependiente de las subcapas. Así las tareas complejas comprenderían varias capas, mientras que las sencillas requerirían sólo algunas. La función simple de cada capa implicaría realización simple de circuitería y logística y sería independiente de las funciones de otras capas, de tal manera que se podría cambiar ya sea las funciones o la realización de una capa funcional con mínimo impacto sobre la logística y la circuitería de las otras capas.

Actualmente, la mayoría de los protocolos de transferencia de datos de uso común emplean un “arreglo” de protocolos de capas, es importante estudiar este arreglo para obtener una buena idea de todo el rango de funciones que se necesitan para la transferencia exitosa de datos. Para esto tenemos que considerar las funciones de cada capa de protocolo establecidas en el modelo OSI (en español, ISA). Este modelo no es en sí mismo un conjunto de protocolos, sino que define cuidadosamente la división de las capas funcionales con la cual se espera que se conformen todos los protocolos modernos.

El principio del modelo de interconexión de sistemas abiertos es que en tanto que las capas interactúen de una manera “aparejada” y toda vez que la interfaz entre la función de una capa y su capa inmediata superior e inferior no se afecten, entonces no es importante la forma como se lleva a cabo la función de esa capa individual. Este modelo subdivide la comunicación de datos en siete capas “aparejadas” que, en orden ascendente, son las siguientes:

Capa de aplicación (capa 7). Suministra servicios de comunicación para satisfacer todos los tipos de transferencia de datos entre computadoras “co-operantes”.

Capa de presentación (capa 6). Su tarea es negociar una técnica mutuamente acorde para la codificación y puntuación de datos (sintaxis de datos) y encargarse de cualquier conversación necesaria entre diferentes formatos de código o arreglo de datos, para que la capa de aplicación reciba el tipo que reconoce.

Capa de sesión (capa 5). El protocolo de sesión incluye comandos tales como arranque, interrumpir, reanudar y terminación, para gestionar una sesión de comunicación (conversación) entre dispositivos de forma apropiada y en orden.

Capa de transporte (capa 4). El servicio de transporte se encarga del relevo de datos de extremo a extremo que se necesita en la sesión de comunicación. Establece la conexión de red que más se adapte a los requerimientos de sesión en términos de la calidad de servicio, tamaño de la unidad de datos, control de flujo y necesidades de correo de datos. También debe suministrar las direcciones de red que necesita la capa de red para la entrega correcta del mensaje.

Capa de red (capa 3). Establece la conexión extremo a extremo a través de una red real y determina qué permutación de enlaces individuales se emplea (funciones de enrutamiento).

Capa de enlace de datos (capa 2). La capa de enlace de datos opera solamente dentro de los enlaces individuales de una conexión, manejando la transmisión de datos, para que los bits individuales se envíen sobre aquellos enlaces sin error.

Capa física (capa 1). El protocolo de capa física envía los datos sobre el medio; es una combinación de material y logística que convierte los bits de datos (que necesita la capa de enlace de datos) en pulsos eléctricos, tonos de módem. Señales ópticas o cualquier otra entidad que va a transmitir los datos. Se asegura que los datos se envíen sobre el enlace y se presenten en ambos extremos de la capa de enlace de datos en la forma estándar.

En cuanto al formato que deben tener los datos para ser manejados por los protocolos, la clave está en utilizar encabezados. Cada capa de protocolo agrega un encabezado que contiene información para su propio uso, de tal modo que todo el mensaje es más largo que el que se recibe desde la capa más alta (capa 7). Los encabezados portan la información que el protocolo necesita para hacer su trabajo, son eliminados del mensaje al ser recibidos y después se pasan a al siguiente capa superior del protocolo (normalmente en forma síncrona).

En realidad, la mayoría de las capas de protocolo ISA existen solamente en software y no pueden ser identificadas como elementos físicos. Sin embargo, no todas las diferentes capas de protocolo necesitan ser instrumentadas dentro del mismo programa de computadora o llevadas a cabo por la misma parte del equipo.

Otro aspecto importante del modelo ISA es que proporciona grandes posibilidades, permitiendo el desarrollo de redes muy sofisticadas. Se puede dar el caso de que no se necesiten las funciones muy complejas, en este caso el modelo permite el empleo de los protocolos nulos. Por ejemplo, en una red que emplea dispositivos terminales similares, las posibilidades de conversión de sintaxis de la capa de presentación son innecesarias. De esta manera se evita instrumentar funciones que pudieran elevar el costo y volumen de la administración.

Hoy en día, la red que conecta a miles de redes y millones de usuarios alrededor del mundo es Internet, la cual se puede ver como una comunidad cooperativa enorme sin una propiedad central. En sí misma Internet es el conducto para transportar datos entre computadoras. Cualquiera que cuente con acceso a Internet puede intercambiar texto, archivos de datos y programas con cualquier otro usuario.

Pero esto no sería posible si cada computadora conectada a Internet no utilizara el mismo conjunto de reglas y procedimientos (protocolos) para controlar la sincronización y el formato de los datos. Al conjunto de comandos y las especificaciones de sincronización utilizados por Internet se le llama Protocolo de Control de Transmisión / protocolo Internet, universalmente conocido como TCP/IP.

Este protocolo hace posible enlazar cualquier tipo de computadoras, sin importar el sistema operativo que se use ni el fabricante, y el sistema de IP permite a las redes enviar correo electrónico, transferencia de archivos y tener una interacción con otras computadoras sin importar dónde estén localizadas, siempre y cuando tengan acceso a Internet. Los protocolos TCP/IP incluyen las especificaciones que identifican a las computadoras individuales e intercambian datos entre computadoras. También incluyen reglas para varias categorías de programas de aplicación, es así que los programas que se ejecutan en diferentes tipos de computadoras pueden comunicarse unos con otros.

Para entender el funcionamiento de los protocolos TCP/IP debe tenerse en cuenta la arquitectura que ellos proponen para comunicar redes. Tal arquitectura ve como iguales a todas las redes al conectarse, sin tomar en cuenta el tamaño de ellas, ya sean locales o de cobertura amplia. Igualmente, aunque el software TCP/IP parezca distinto en diferentes tipos de computadoras, para la red siempre presenta la misma apariencia. Sin embargo; define que todas las redes que intercambiarán información deben estar conectadas a una misma computadora o equipo de procesamiento (dotados con dispositivos de comunicación); denominadas enrutadores o puentes. Por lo tanto, la actividad de Internet puede definirse como la de computadoras que se comunican con otras computadoras mediante el uso de TCP/IP.

Además, para que en una red dos computadoras puedan comunicarse entre sí ambas deben estar identificadas con precisión porque la computadora que origina una transacción debe identificar con una dirección única el destino al que se dirige. Por lo que en Internet cada computadora tiene una dirección numérica que consta de cuatro partes y que se conoce como dirección de protocolo Internet o dirección IP, ésta identifica tanto a la red a la que pertenece una computadora como a ella misma dentro de dicha red porque contiene información de enrutamiento.

Fuente: Informática I de la facultad de contaduría y administración, UNAM.

Publicado en Informática

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