REDES TCP/IP
Las aplicaciones modernas para trabajo en redes requieren de un sofisticado método de transporte desde una máquina a otra. Si usted administra una máquina GNU/Linux que posea muchos usuarios, los cuales desean estar conectados simultáneamente a un servidor remoto o a una red, necesitará un modo de acceso para que puedan compartir la conexión a la red, sin que las acciones de cada uno interfieran con las de los demás. La estrategia que un gran número de protocolos de red utilizan hoy día se llama conmutación de paquetes, (packet-switching). Un paquete es nada más que un pequeño trozo de datos que se transfiere de una máquina a otra a través de una red. Esta transferencia ocurre a medida que el datagrama es transmitido a través de cada enlace en la red. Una red de conmutación de paquetes comparte un único enlace con muchos usuarios, enviando los paquetes alternadamente, desde un usuario a otro, a través de ese enlace.
La solución que muchos sistemas Unix, (y posteriormente muchas otras plataformas), han adoptado, se conoce como TCP/IP. Cuando se habla de redes TCP/IP, siempre estará presente el término datagrama. Técnicamente, este término tiene un significado especial, pero es a menudo usado de forma intercambiable con paquete. En la siguiente sección, se echará un vistazo a los conceptos fundamentales de los protocolos TCP/IP.
El origen del protocolo TCP/IP, se debe a un proyecto de investigación, financiado por la DARPA, (Defense Advanced Research Projects Agency, o Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación en Defensa), en 1969. La ARPANET, fue una red experimental que se convirtió en funcional a mediados de 1975, tras haber sido admitida su funcionalidad.
En 1983, el nuevo conjunto de protocolos TCP/IP, fue adoptado como estándar y todas las máquinas de la red tuvieron la necesidad de él. Cuando, finalmente, ARPANET creció y se convirtió en Internet, (integrándose luego ella misma a Internet, en 1990), el uso de TCP/IP se propagó incluso a redes ajenas a ella. Ahora, muchas compañías empresariales construyen redes TCP/IP, e Internet ha crecido hasta tal punto, que se la puede considerar como la corriente principal de consumo tecnológico.
Otra aplicación muy importante en una red TCP/IP es NFS, que significa Network File System (Sistema de Ficheros de Redes). Es otra forma de hacer de la red un sistema transparente, ya que, básicamente, permite al usuario trabajar con los ficheros y directorios de otros nodos como si fueran locales. Por ejemplo, todos los directorios \home de cada usuario pueden alojarse en un servidor central. Desde éste, los demás nodos de la LAN pueden montarlos cuando sea necesario.
El resultado es que los usuarios pueden registrarse en el sistema y encontrarse siempre en el mismo directorio \home. De modo similar, es posible compartir grandes cantidades de datos, (como una base de datos, documentación o programas ejecutables), entre muchos nodos, almacenando físicamente una sola copia de dichos datos en un servidor, y permitiendo a los nodos en cuestión acceso a él.
El tipo de hardware más utilizado en LANs es lo que comúnmente conocemos como Ethernet.
Descrito de una forma simple, consta de un solo cable con los nodos unidos a él a través de conectores, clavijas o transceptores. Los adaptadores Ethernet simples, son relativamente baratos de instalar, lo que unido a un flujo de transferencia neto de 10, 100 o hasta 1,000 Mega bits por segundo, avala gran parte de su popularidad.
Las redes Ethernet se pueden clasificar en tres tipos atendiendo al grosor del cable: gruesos,finos, y de par trenzado. Los dos primeros pueden usar cable coaxial, diferiendo en el grosor y el modo de conectar este cable a los nodos. El cable Ethernet fino emplea conectores “BNC” con forma de T, que se pinchan en el cable y se enganchan a los conectores de la parte trasera del ordenador. El cable Ethernet grueso requiere que se realice un pequeño agujero en el cable, y se conecte un transceptor utilizando un “conector vampiro” Luego, se podrán conectar uno o más nodos al transceptor. Los cables Ethernet fino y grueso pueden alcanzar una distancia de 200 y 500 metros, respectivamente, y es por ello que se les llama también 10base-2 y 10base-5. La palabra “base” hace referencia a “modulación de banda base” y significa, simplemente, que los datos que alimentan al cable, fluyen directamente sin pasar por un módem.
El número que se encuentra delante de la palabra alude a la velocidad de transmisión, en Mega bits por segundo, mientras que el número al final indica la máxima longitud que se le puede dar al cable, en cientos de metros. El par trenzado usa un cable hecho de dos hilos de cobre. Por lo común necesitan, además, hardware adicional que se conoce como Núcleo Activo. A este Ethernet se le conoce también como 10base-T, en donde “T” significa de par trenzado. Los pares trenzados con velocidad de 100 Mega bits por segundo son conocidos como 100base-T.
Ethernet funciona como un sistema de bus, donde un nodo puede mandar paquetes (o marcos) de hasta 1500 bytes a otro nodo de la misma Ethernet. A cada nodo se le asigna una dirección de seis bytes grabada en el firmware (memoria fija) de su tarjeta Ethernet. Estas direcciones se especifican generalmente como una secuencia de números hexadecimales de dos dígitos separados por dos puntos, como por ejemplo aa:bb:cc:dd:ee:ff.
El principal beneficio del IP es su cualidad de convertir a redes físicamente diferentes en una red aparentemente homogénea. A esto se le llama interconexión de redes, y a la resultante “meta-red” se la denomina internet. Obsérvese aquí la sutil diferencia entre una internet y la Internet.
El último es el nombre oficial de una internet global en particular.
Claro que el IP también necesita un esquema de direccionamiento independiente del hardware. Esto se consigue asignando a cada nodo un número único de 32 bits, denominado dirección IP.
Una dirección IP está definida normalmente, por 4 números en decimal, uno por cada división de 8 bits, y separados por puntos. Por ejemplo, quark podría tener una dirección IP 0x954C0C04, que se escribiría como 149.76.12.4. Este formato de dirección, es comúnmente llamado notación decimal de puntos, aunque también puede hacerse referencia a él como notación cuadrangular de puntos. Sin embargo la denominación de IP, está cambiando del nombre de IPv4, (por Internet Protocol, Version 4), a un nuevo estándar llamado IPv6 que ofrece mucha más flexibilidad a la hora de direccionar y otras mejoras modernas. Pasará por lo menos un año tras esta edición, antes de que IPv6 empiece a ser usado.
Para líneas serie se usa frecuentemente el estándar “de facto” conocido como SLIP o Serial Line IP (IP sobre línea en serie). Una modificación del SLIP es el CSLIP, o SLIP Comprimido, que realiza compresión de las cabeceras IP para aprovechar el bajo ancho de banda que proporcionan los enlaces serie. Otro protocolo serie es el PPP, o Point-to-Point Protocol (Protocolo Punto a Punto). PPP dispone de muchas más características que SLIP, lo que lo hace mucho más atractivo. Su principal ventaja sobre SLIP es, sin embargo, que no se limita a transportar datagramas IP, sino que se diseñó para que la transmisión de cualquier tipo de protocolo pueda realizarse sobre él.
Pero la historia no se acaba con el envío de datagramas de un nodo a otro. Si se registra en quark, necesita disponer de una conexión fiable entre su proceso rlogin en erdos y el proceso del intérprete de órdenes en quark. Así, la información enviada en uno u otro sentido debe dividirse por paquetes en el origen, y ser reensamblada en un flujo de caracteres por el receptor. Esto que parece trivial, implica varias tareas complejas.
De este proceso se encarga otro protocolo: el Protocolo de Control de Transmisión, (TCP, Transmission Control Protocol), que construye un servicio fiable por encima de IP. La propiedad esencial de TCP es que usa IP para dar al usuario la impresión de una conexión simple entre los procesos en su equipo y la máquina remota, de modo que no tiene que preocuparse de cómo y sobre el recorrido de los datos a través de la ruta por la que viajan. Una conexión TCP funciona básicamente como una tubería de doble sentido, en la que ambos procesos pueden escribir y leer; Se puede usar la analogía de una conversación telefónica para comprender el funcionamiento de este protocolo.
TCP identifica los extremos de una conexión específica por las direcciones IP de los dos nodos implicados, y el número de los puertos de cada nodo. Los puertos se pueden ver como puntos de enganche para conexiones de red. Para seguir utilizando el ejemplo del teléfono un poco más, si pensamos en una analogía entre las ciudades como nodos, se puede comparar las direcciones IP con los prefijos de área (los números representarían ciudades), y los números de puerto con los códigos locales (números que representan teléfonos de personas concretas). Un nodo en particular puede soportar diferentes servicios, cada uno diferenciado por su propio número de puerto.
Sin embargo, TCP no es el único protocolo de usuario en redes TCP/IP. Aunque adecuado para aplicaciones como rlogin, la sobrecarga que impone es prohibitiva para aplicaciones como NFS, la cual utiliza un protocolo derivado de TCP llamado UDP, o User Datagram Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario). De igual modo que TCP, UDP permite que una aplicación contacte con un servicio en un puerto concreto de la máquina remota, pero no establece una conexión para ello. En cambio, se puede usar para enviar paquetes sueltos al servicio destino - de ahí su nombre.
Supóngase que se ha solicitado una pequeña cantidad de información de un servidor de base de datos. Esto tomará, al menos tres datagramas para establecer la conexión TCP, otros tres para enviar y confirmar la cantidad de datos y otros tres para cerrar la conexión. UDP nos facilita el hacer la mayor parte de todo esto, pero solamente usando dos datagramas. Este protocolo es caracterizado por tener un método de conexión y desconexión mucho más rápido, y no requiere que el usuario establezca y cierre una conexión. El mecanismo es simple: UDP coloca los datos en un datagrama y lo envía al servidor. Éste realiza un proyecto del reenvío, poniendo los datos dentro de un datagrama direccionado a nuestra máquina, y luego lo transmite. Mientras que este procedimiento es más rápido y más eficiente que el de TCP para transacciónes simples, UDP no fue construido para tratar con posibles pérdidas de datos. Lidiar con estas dificultades dependerá de la aplicación en cuestión.
Los puertos se pueden ver como puntos de anclaje para conexiones de red. Si una aplicación quiere ofrecer un cierto servicio, se engancha ella misma a un puerto y espera a los clientes (a esto también se le llama escuchar en el puerto). Un cliente que quiera usar este servicio se asigna un puerto libre en su nodo local, y se conecta al puerto del servidor en el nodo remoto. El puerto del servidor podrá ser abierto por diferentes máquinas, pero nunca podrán usarlo más de una al mismo tiempo.
Una propiedad importante de los puertos es que, una vez que se ha establecido una conexión entre el cliente y el servidor, otra copia del servidor puede engancharse a su mismo puerto y aguardar a otros clientes. Esto permite, por ejemplo, varios accesos remotos simultáneos al mismo nodo, usando todos ellos el mismo puerto 513. TCP es capaz de distinguir unas conexiones de otras, ya que todas ellas provienen de diferentes puertos o nodos. Por ejemplo, si accede dos veces a quark desde erdos, el primer cliente rlogin usará el puerto local 1023, y el segundo el 1022. Sin embargo, ambos se conectarán al mismo puerto 513 de quark. Las dos conexiones se distinguirán según el puerto que cada una use en erdos.
Este ejemplo muestra el uso de puertos como puntos de encuentro, donde un cliente se contacta con un puerto específico para obtener un servicio específico. Para que un cliente pueda conectarse al número de puerto correcto, se ha tenido que llegar a un acuerdo entre los administradores de los dos sistemas para definir la asignación de estos números. Para servicios ampliamente usados, como rlogin, estos números tienen que administrarse de modo universal. Esto lo realiza el IETF (o Internet Engineering Task Force), que regularmente publica un RFC (Request For Comment) denominado Assigned Numbers (Números Asignados, RFC-1700).
Describe, entre otras cosas, los números de puerto asignados a servicios reconocidos.
GNU/Linux utiliza un archivo para hacer corresponder los nombres con números, llamado /etc/services.
Merece la pena indicar que aunque las conexiones TCP y UDP se basan en puertos, estos números no entran en conflicto. Esto significa que el puerto TCP 513, por ejemplo, es diferente del puerto UDP 513. De hecho, estos puertos sirven como puntos de acceso para dos servicios diferentes, como rlogin (TCP) y rwho (UDP).
No hay comentarios:
Publicar un comentario