Todos usamos Internet todos los días para todo tipo de cosas sin siquiera pensar en cómo funciona todo. Simplemente haga clic en un botón y se envía el correo. En unos pocos segundos, en el otro extremo, se recibe el correo. Todo es tan rápido y simple. Todos podemos estar de acuerdo en que es rápido. Pero, ¿es realmente así de simple? ¿Alguna vez te has preguntado qué sucede detrás de escena que hace que las redes sean tan suaves y simples? La columna vertebral de las redes es el llamado modelo TCP/IP, y ese será nuestro tema principal hoy.

En esta publicación, explicaremos el propósito del modelo TCP/IP e intentaremos describir cómo funciona.

¿Qué es el modelo TCP/IP?

Las redes funcionan correctamente porque todos los dispositivos y el software siguen un cierto conjunto de reglas, que se encuentran en forma de estándares y protocolos. Hoy, el modelo de red más utilizado es TCP/IP. Cada dispositivo que se supone que se conecta a Internet realizado hoy presenta soporte para TCP/IP.

Cada PC de Windows admite el protocolo TCP/IP (así como cada computadora MacOS, cada dispositivo iOS, cada dispositivo Android, et.)

TCP/IP es un modelo utilizado para estandarizar las redes de computadora. Define la forma en que las computadoras se comunican en una red. El modelo TCP/IP consta de algunas capas. Cada bit de datos enviados de una computadora a otra tiene que pasar a través de todas esas capas antes de ser enviados y/o recibidos.

¿Qué significa TCP en TCP/IP?

TCP es una abreviatura para el protocolo de control de transmisión. Es un estándar de comunicación que permite enviar paquetes a través de Internet y garantiza que los paquetes se reciban con éxito en el otro extremo.

TCP define la forma en que se envían los datos de la aplicación desde una computadora a través de Internet a otra computadora o servidor. TCP divide los datos en bits más pequeños llamados segmentos antes de enviarlos. Para cada segmento enviado, el protocolo TCP crea un encabezado con información básica sobre ese segmento.

El encabezado incluye información sobre los puertos de origen y destino. La aplicación utilizada para la comunicación entre dispositivos determina el número de puerto. Por ejemplo, si la aplicación es HTTP (si está intentando abrir un sitio web), el puerto de destino será de 80. Si está intentando visitar un sitio web HTTPS, el puerto de destino será 443. Cuando use un servidor de correo electrónico SMTP, el destino El puerto será de 25. Si está intentando transferir archivos desde un servidor (protocolo FTP), el puerto de destino en el encabezado será de 20 y 21.

Suponiendo que un cliente se comunica con algún tipo de servidor, el TCP generan aleatoriamente los puertos de origen para su dispositivo. Cuando visite un sitio web, se comunica con un cliente con el servidor web (servidor HTTP o HTTPS). Entonces, cuando escribe la dirección web y presiona Enter, TCP asigna aleatoriamente algún puerto fuente a una pestaña específica en su navegador web. A través de este puerto, su computadora recibirá la información del servidor.

Cuando su solicitud llega al servidor web, el servidor le enviará los datos. Los datos también tendrán el encabezado TCP con puertos de origen y destino. En este caso, el puerto fuente será 80 (sitio web HTTP) o 443 (sitio web HTTPS), y el puerto de destino será el número de puerto generado aleatoriamente por el TCP en su computadora. Como resultado, verá el contenido del sitio web en su navegador.

Además de los puertos de origen y destino, el encabezado TCP contiene mucha otra información.

Por ejemplo, TCP también asigna un número de secuencia a cada segmento de datos, de modo que el receptor sepa si todos los segmentos han llegado al destino y cómo volver a armar todos los segmentos.

Además, los números de reconocimiento se asignan a cada segmento para que el receptor pueda decirle al remitente qué paquete se espera que se reciba a continuación.

La suma de verificación es otra información que se encuentra en el encabezado TCP. Esta información se utiliza para la detección de errores. Para cada segmento de datos, antes de enviarlo, el TCP calcula la suma de verificación para ese segmento. Cuando ese segmento llega al receptor, la máquina receptora también calcula la suma de verificación. Si los valores coinciden, se reciben los datos. Si las sumas de verificación no coinciden, el receptor eliminará los datos.

El encabezado TCP contiene algunos bits más de información, pero no complicemos demasiado las cosas. Esto será más que suficiente para explicar cómo funciona el modelo TCP/IP. Si desea obtener más información sobre el encabezado TCP, mire el video a continuación.

El encabezado de TCP explicó

El punto de toda esta información en el encabezado TCP es garantizar un flujo de datos seguro y confiable del remitente al receptor.

TCP no es el único protocolo utilizado para la transmisión de datos. El otro protocolo común se llama UDP o protocolo de datagrama de usuario. Es similar a TCP pero mucho más simple. Cada segmento de datos enviado usando UDP también tiene un encabezado, pero el encabezado es mucho más pequeño. Solo contiene puertos de origen y destino, longitud y suma de verificación. UDP no es tan confiable y, dependiendo de la calidad de la conexión, puede perder muchos paquetes de datos. TCP, por otro lado, evitará tales ocurrencias y reenviará cada paquete de datos perdido. Entonces, ¿por qué usamos UDP si es tan poco confiable?

Bueno, la verdad es que algunas aplicaciones ponen velocidad y comunicación de baja latencia por encima de la confiabilidad. Dichas aplicaciones son videollamadas, así como juegos en línea . Para tales aplicaciones, su computadora siempre usará el protocolo UDP en lugar de TCP. Las aplicaciones que no requieren baja latencia siempre usarán TCP. Entonces, por ejemplo, al intentar cargar o descargar un archivo de un servidor, su computadora usará el protocolo TCP porque es más confiable y protegerá la integridad de sus datos.

TCP vs. UDP

¿Qué significa IP en TCP/IP?

IP significa Protocolo de Internet. Es un conjunto de reglas que permite la comunicación de dispositivos en una red asignando direcciones únicas (direcciones IP) a cada dispositivo . Están dos protocolos IP: IPv4 e IPv6. IPv4 está actualmente en uso, mientras que IPv6 aún no está completamente implementado.

IPv4 define una dirección IP como una secuencia única de 32 bits. Cada dispositivo en una red debe tener una dirección única. De lo contrario, no podrá comunicarse con los demás .

Todas las direcciones IPv4 se dividen en 5 clases (A a E), en función del tamaño de las redes en las que se utilizan. Además, se dividen en dos grupos: privados y públicos. Las direcciones públicas se utilizan para la comunicación en Internet, mientras que las direcciones privadas se utilizan para la comunicación con otros dispositivos conectados a una red LAN.

Todos los dispositivos en su hogar tienen direcciones IP privadas. Su ISP le asigna solo su red doméstica (todos los dispositivos en su hogar). Todos los dispositivos en su hogar usan esa dirección IP pública para conectarse, pero usan direcciones privadas al comunicarse con otros dispositivos en su red doméstica.

Finalmente, todas las direcciones IPv4 pueden ser estáticas o dinámicas. Las direcciones estáticas permanecen con un dispositivo (servidor, computadora, impresora, juegos) y no cambian con el tiempo: un dispositivo siempre tendrá la misma dirección. Las direcciones dinámicas cambian con el tiempo.

El propósito de las direcciones IP en el modelo TCP/IP es bastante obvio. Sin ellos, nuestros dispositivos no pudieron recibir ni enviar ningún dato porque los datos no sabrían a dónde ir.

Capas TCP/IP

Como se mencionó, el modelo TCP/IP es un conjunto de reglas y protocolos que define cómo viaja los datos de una computadora a otra. TCP e IP son las columnas de este modelo, pero tiene un poco más de él.

El modelo TCP/IP utilizado hoy consta de 5 capas: aplicación, transporte, red, enlace de datos y capa física.

Cada información tiene que pasar a través de todas estas capas antes de ser enviada. También tiene que pasar todas las capas en el extremo receptor antes de ser recibido.

El modelo original consistió en una aplicación, transporte, internet y enlace de cuatro capas. El nuevo modelo TCP/IP actualizado cambió el nombre de la capa de Internet a la capa de red, mientras que la capa de enlace se divide en dos: enlace de datos y capa física. Entonces, en lugar de 4 capas originales, ahora tenemos 5 capas.

En cada capa, tenemos diferentes protocolos y dispositivos. Cada capa agregará su propia información. Todo el proceso se llama encapsulación. Una vez que los datos llegan a la capa física, los datos se transmiten al dispositivo receptor (ya sea a través de Internet o dentro de una red LAN mucho más pequeña). El dispositivo receptor comenzará a decapsular cada paquete de datos y reorganizarlos.

¿Cómo funciona TCP/IP?

Como se mencionó, los datos deben pasar por cada capa antes de ser enviado (encapsulación) y luego deben pasar por cada capa en el extremo receptor antes de recibir (decapsulación). Discutamos estos dos procesos.

Encapsulación de datos

La capa más alta se llama capa de aplicación. Los programas (como su navegador, Skype o sus juegos en línea) interactúan directamente con esta capa. Todo comienza con los datos de la aplicación creados en esta capa. Los datos podrían ser cualquier archivo enviado desde su computadora a otra computadora. También podría ser su solicitud abrir un sitio web o un comando en un videojuego. Esta capa consta de protocolos de aplicación como HTTP (sitios web no seguros), HTTPS (sitios web seguros), SMTP (protocolo de correo electrónico), FTP (protocolo de transferencia de archivos), Telnet, SSH, etc.

La capa a continuación es la capa de transporte, ahí es donde vive el TCP, junto con UDP. Aquí es donde los datos se cortan en pequeños bits de datos llamados segmentos. Al segmentar los datos, TCP permite una transmisión mucho más rápida y permite que cada paquete tome la ruta más rápida. Es posible que no lleguen al destino en el mismo orden, pero por eso tenemos encabezados TCP. Cada segmento obtiene un encabezado TCP, como se discutió anteriormente. Según la aplicación en la capa anterior, TCP define los puertos de origen y destino. Para garantizar que cada dato llegue a su destino y que todos los datos se reciban correctamente, el TCP también agregará toda la otra información de la que hemos hablado.

Lectura recomendada:

Después de la capa de transporte, los datos se trasladan a la capa de red, donde se lleva a cabo el direccionamiento. Ahí es donde vive el protocolo de Internet. En la capa de red, cada paquete recibe el llamado encabezado IP, que contiene información sobre la dirección IP de origen y destino. De esa manera, el paquete sabe a dónde va y de dónde vino. Cuando el segmento de la capa de transporte llega a la capa de red y recibe su encabezado IP, se convierte en un paquete. Los enrutadores también operan en la capa de red ya que están a cargo de la direccionamiento IP en las redes LAN

Finalmente, los datos llegan a la capa de enlace de datos. Aquí, cada paquete recibe no solo un encabezado sino también un trailer. El encabezado contiene las direcciones MAC de origen y destino, mientras que el trailer contiene información de verificación de error que ayuda al dispositivo receptor a verificar si los datos se han recibido correctamente. La capa de enlace de datos contiene Ethernet. Los interruptores de Ethernet también funcionan en esta capa. Después de pasar la capa de enlace de datos, el paquete se convierte en marco.

Finalmente, hay una capa física que incluye todo lo que realmente puede tocar (excluyendo enrutadores e interruptores). Los cables y las tarjetas de red pertenecen a esta capa. Cuando los datos llegan a la capa física, se transmite físicamente al extremo receptor.

Decapsulación de datos

Los datos se transmiten físicamente al destino, y ahí es donde comienza el proceso de decapsulación. En la capa de enlace de datos, la máquina de destino verifica cada cuadro. Verifica la dirección MAC de origen y destino. Si la dirección MAC de destino coincide con la máquina de destino, la capa de enlace de datos presionará el marco más hasta la capa de red.

Aquí, la máquina receptora verifica la dirección IP de destino. Si el paquete está destinado a esa computadora específica, irá más lejos hasta la capa de transporte. Se verifica el encabezado TCP, y si todo es correcto, los datos se envían a la capa de aplicación, donde finalmente se recibe.

Pensamientos finales

Ahí tienes. Con suerte, ahora comprende qué es un modelo TCP/IP, para qué se usa y cómo funciona. ¡Estén atentos para más artículos interesantes sobre las redes!