Família de protocols d'Internet

La família de protocols d'Internet és un conjunt de protocols de ret en el que se basa Internet i que permet la transmissió de senyes de computadors. En ocasions se'l denomina 'conjunt de protocols “TCP/IP””, en referencia als dos protocols més importants que la componen: Protocol de Control de Transmissions (TCP) i Protocol d'Internet (IP), que foren els dos primers en definir-se, i que són els més utilisats de la família. Existixen tants protocols en este conjunt que apleguen a ser més de 100 diferents, entre ells s'encontren el popular HTTP (HyperText Transfer Protocol), que es el que s'utilisa per accedir a fulles web, ademés d'atres com el Protocol de resolució de direccions ARP (Address Resolution Protocol) per a la resolució de direccions, el File Transfer Protocol FTP (File Transfer Protocol) per a transferència d'archius, i el SMTP (Simple Mail Protocol) o el POP (Post Office Protocol) Per a correu electrònic, TELNET per accedir a equips remots, entre atres.

El TCP/IP es la base d'Internet, i servix per enllaçar computadores que utilisen diferents sistemes operatius, incloent PC, minicomputadors i computadores centrals sobre rets d'àrea local (LAN) i àrea extensa (WAN). TCP/IP fon desenrollat i demostrat per primera volta en 1972 pel Departament de Defensa dels Estats Units, eixecutant-lo en ARPANET, una ret d'àrea extensa de dit departament.

La família de protocols d'Internet se poden descriure per analogia en el model OSI (Open System Interconnection), que descriu els nivells o capes de la pila de protocols, encara que en la pràctica no correspon exactament en el model d'Internet. En una pila de protocols, cada nivell soluciona una série de problemes relacionats en la transmissió de senyes, i proporciona un servici ben definit als nivells més alts. Els nivells superiors són els més propencs al usuari i tracten en senyes més abstractes, deixant als nivells més baixos la tasca de traduir les senyes de forma que siguen físicament manipulades.

El model d'Internet fon dissenyat com la solució a un problema pràctic d'ingenieria. El model OSI, en canvi, fon propost com una aproximació teòrica i també com una primera fase en l'evolució de les rets d'ordenadors. Per lo tant, el model OSI, es el més fàcil d'entendre, pero el model TCP/IP es el que realment s'utilisa. Servix d'ajuda entendre el model OSI, abans de conéixer TCP/IP, ya que s'apliquen el mateixos principis, pero són més fàcils d'entendre en el model OSI.

El 1 de giner del 2008 el protocol TCP/IP va complir vinticinc anys.

Nivells en la pila TCP/IP

Hi han algunes discussions sobre com encaixa el model TCP/IP dins del model OSI. Com TCP/IP i model OSI no estan delimitats en precisió no hi han una resposta que siga la correcta.

El model TCP/IP no esta lo suficientment dotat en els nivells inferiors com per a detallar l'autentica estratificació en nivells: necessitaria tindre una capa extra (el nivell de Ret) entre els nivells de transport i Internet. Protocols específics d'un tipo concret de ret, que se situa per damunt del marc de hardware bàsic, pertany al nivell de ret, pero sense ser-ho. Eixemples d'estos protocols són el Protocol de resolució de direccions ARP (Protocol de resolució de direccions) i el Spanning tree STP (Spaninning Tree Protocol). De totes formes, estos són protocols locals, i treballen per baix de les capes d'Internet. Cert es que situar abdós grups (sense mencionar els protocols que formen part del nivell d'Internet pero se situen per damunt del protocols d'Internet, com ICMP) tots en la mateixa capa poden produir confusió, pero el model OSI no aplega a eixe nivell de complexitat per a ser més útil com model de referencia.

El següent diagrama intenta mostrar la pila OSI i atres protocols relacionats en el model OSI original:

7	Aplicació	ej. HTTP, DNS, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH i SCP, NFS, RTSP, Feed, Webcal , POP3
6	Presentació	ej. XDR, ASN.1, SMB, AFP
5	Sessió	ej. TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS
4	Transport'	ej. TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX
3	Ret	ej. IP, ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, BGP, OSPF, RIP, IGRP, EIGRP, IPX, DDP
2	Enllaç de senyes	ej. Ethernet, Token Ring, PPP, HDLC, Frame Relay, RDSI, ATM, IEEE 802.11, FDDI
1	Físic	ej. cable, ràdio, fibra òptica

Normalment, els tres nivells superiors del model OSI (Aplicació, Presentació i Sessió) son considerats simplement com el nivell d'aplicació en el conjunt TCP/IP. Com TCP/IP no te un nivell de sessió unificat sobre el que els nivells superiors se sostinguen, estes funcions són típicament desempenyorades (o ignorades) per les aplicacions d'usuari. La diferencia més notable entre els models de TCP/IP i OSI es el nivell d'Aplicació, en TCP/IP s'integren alguns nivells del model OSI en el seu nivell d'Aplicació. Una interpretació simplificada de la pila TCP/IP es mostra baix:

5	Aplicació 1.	ej. HTTP, FTP, DNS (protocols d'enrutament com BGP y RIP, que por vàries raons funcionen sobre TCP y UDP respectivament són considerats part del nivell de ret)
4	Transport	ej. TCP, UDP, RTP, SCTP (protocols d'enrutament com OSPF, que funcionen sobre IP, son considerats part del nivell d'Internet)
3	Internet	Per a TCP/IP este es el Protocol d'Internet (IP) (protocols requerits com ICMP e IGMP funcionen sobre IP, pero encara se poden considerar part del nivell de ret; ARP no funciona sobre IP)
2	Enllaç	ej. Ethernet, Token Ring, PPP, HDLC, Frame Relay, RDSI, ATM, IEEE 802.11, FDDI
1	Físic	ej. Mig físic, i tècniques de codificació, T1, E1

El nivell Físic

El nivell físic descriu las característiques físiques de la comunicació, com les convencions sobre la naturalea del mig utilisat per a la comunicació (com les comunicacions per cable, fibra òptica o ràdio), i tot lo relatiu als detalls com els conectors, còdic de canals i modulació, potencies de senyals, llongituts d'ona, sincronisació i temporisació i distancies màximes.

El nivell d'Enllaç de senyes

El nivell d'enllaç de senyes especifica cóm són transportats els paquets sobre el nivell físic, incloent els delimitadors (patrons de bits concrets que marquen el principi i la fi de cada trama). Ethernet, per eixemple, incloent camps en el cap de la trama que especifiquen quina màquina o màquines de la ret són les destinataries de la trama. Eixemples de protocols de nivell d'enllaç de senyes són Ethernet, Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring i ATM.

PPP és un poc més complex i originalment fon dissenyat com un protocol separat que funcionava sobre un atre nivell d'enllaç, HDLC/SDLC.

Este nivell es a voltes subdividit en Control d'enllaç llògic (Logical Link Control) i Control d'accés al mig (Media Access Control).

El nivell d'Internet

Com fon definit originalment, el nivell de ret soluciona el problema de conseguir transportar paquets a través d'una ret senzilla. Eixemples de protocols són X.25 i Host/IMP Protocol de ARPANET.

En l'arribada del concepte de Internet, noves funcionalitats foren afegides ad este nivell, basades en l'intercanvi de senyes entre una ret orige i una ret destí. Generalment açò inclou un enrutament de paquets a través d'una ret de rets, coneguda com Internet.

En la família de protocols d'Internet, IP realisa les tasques bàsiques per a conseguir transportar senyes des d'un orige a un destí. IP pot passar les senyes a una série de protocols superiors; cada un d'eixos protocols es identificat en un únic "Número de protocol IP". ICMP i IGMP son els protocols 1 i 2, respectivament.

Alguns d'els protocols per damunt de IP com ICMP (usats per a transmetre informació de diagnòstic sobre transmissions IP) i IGMP (utilisant per a dirigir tràfic multicast) van en nivells superiors a IP pero realisen funcions del nivell de ret i ilustren una incompatibilitat entre els models d'Internet i OSI. Tots els protocols d'enrutament, com BGP, OSPF, i RIP son realment també part del nivell de ret, encara que ells pareguen pertànyer a nivells més alts en la pila.

El nivell de Transport

Els protocols del nivell de transport poden solucionar problemes com la fiabilitat ("apleguen les senyes al seu destí?") i la seguritat de que les senyes apleguen en l'orde correcte. En el conjunt de protocols TCP/IP, els protocols de transport també determinen a qué aplicació van destinats les senyes.

Els protocols d'enrutament dinàmic que tècnicament encaixen en el conjunt de protocols TCP/IP (ya que funcionen sobre IP) son generalment considerats part del nivell de ret; un eixemple es OSPF (protocol IP número 89).

TCP (protocol IP número 6) és un mecanisme de transport fiable i orientat a conexió, que proporciona un fluix fiable de bytes, que assegura que les senyes apleguen completes, sense danys i en orde TCP realisa contínuament mesures sobre l'estat de la ret per a evitar sobrecarregar-la en massa tràfic. Ademés, TCP tracta d'enviar totes les senyes correctament en la seqüencia especificada. Esta és una de les principals diferencies en UDP, i pot convertir-se en una desventaja en fluixos en temps real (molt sensibles a la variació del retart) o aplicacions d'enrutament en percentages alts de pèrdua en el nivell d'Internet.

Mes recientment es SCTP, també un mecanisme fiable i orientat a conexió. Està relacionat en l'orientació a byte, i proporciona múltiples sub-fluixos multiplexats sobre la mateixa conexió. També proporciona soport de multihoming, a on una conexió pot ser representada por múltiples direccions IP (representant múltiples interfaces físiques), aixina si n'hi a una falla la conexió no se interrompre. Fon desenrollat inicialment per a aplicacions telefóniques (per a transportar SS7 sobre IP), pero també fon utilisat per a atres aplicacions.

UDP (protocol IP número 17) és un protocol de datagrames sense conexió. Es un protocol no fiable (best effort al igual que IP) - no perque siga particularment roïn , sino por que no verifica que els paquets apleguen al seu destí, i no dona garanties de que aplegue en orde. Si una aplicació requerix estes característiques, deu de portar-les a cap per si mateixa o utilisar TCP.

UDP es utilisat normalment per aplicacions de streaming (àudio, vídeo, etc.) a on l'arribada a temps dels paquets es més important que la fiabilitat, o per aplicacions simples de tipo petició/resposta com el servici DNS, a on la sobrecarrega de las capçaleres que aporten la fiabilitat es desproporcionada per al tamany dels paquets.

DCCP esta actualment baix desenroll pel IETF. Proporciona semàntica de control per a fluixos TCP, mentres de cara l'usuari se dona un servici de datagrames UDP..

TCP y UDP: son utilisats per a donar servici a una série d'aplicacions d'alt nivell. Les aplicacions en una dirección de ret donada són distinguibles entre sí pel seu número de Port TCP o UDP. Por convenció, els ports ben coneguts (well-known ports) son associats en aplicacions específics.

RTP és un protocol de datagrames que han segut dissenyats per a senyes en temps real com el streaming d'àudio i vídeo que es monta damunt UDP.

El nivell d'Aplicació

El nivell d'aplicació es el nivell que els programes més comuns utilisen per a comunicar-se a través d'una ret en atres programes. Els processos que acontenyen en este nivell són aplicacions específiques que passen les senyes al nivell d'aplicació en el format que internament use el programa i es codificat d'acort en un protocol estàndart.

Alguns programes específics se consideren que se eixecuten en este nivell. Proporcionant servicis que directament treballen en les aplicacions d'usuari. Estos programes i els seus corresponents protocols inclouen a HTTP (HyperText Transfer Protocol), FTP (Transferència d'archius), SMTP (correu electrònic), SSH (login remot segur), DNS (Resolució de noms de domini) i molts atres. Una volta que les senyes de l'aplicació han segut codificats en un protocol estàndart del nivell d'aplicació son passats cap avall al següent nivell de la pila de protocols TCP/IP.

En el nivell de transport, les aplicacions normalment fan us de TCP y UDP, i són habitualment associats a un número de port ben conegut (well-known port). Els ports foren assignats originalment por la IANA.

Ventages i inconvenients

El conjunt TCP/IP esta dissenyat par a enrutar i tenen un grau molt elevat de fiabilitat, es adequat para rets grans i miganes, aixina com en rets empresarials. S'utilisa a nivell mundial para conectar-se a Internet i als servidors web. Es compatible en les ferramentes estàndart par a analisar el funcionament de la ret.

Un inconvenient de TCP/IP es que es més difícil de configurar i de mantindre que NetBEUI o IPX/SPX; ademés es més lent en rets en un volum de tràfic mig baix. Sin embargo, poden ser més ràpit en rets en un volum de tràfic gran a on tinga que enrutar un gran cantitat de trames.

El conjunt TCP/IP se utilisa tant en rets empresarials com por eixemple en camps universitaris o en complexos empresarials, a on utilisen molts enrutadors i conexions a mainframe o a ordenadors UNIX, com aixina també en rets chicotetes o domestiques, i fins en teléfons mòvils i en domótica.