Ensamblar las piezas físicas de una red informática por sí solo es insuficiente para que funcione; los dispositivos conectados también requieren un método de comunicación. Estos lenguajes de comunicación se denominan protocolos de red.
Propósito de los protocolos de red
Sin protocolos, los dispositivos carecerían de la capacidad de comprender las señales electrónicas que se envían entre sí a través de las conexiones de red. Los protocolos de red cumplen estas funciones básicas:
- Dirija los datos a los destinatarios correctos.
- Transmite datos físicamente desde el origen hasta el destino, con protección de seguridad si es necesario.
- Recibe mensajes y envía respuestas apropiadamente.
Considere una comparación entre los protocolos de red con la forma en que un servicio postal maneja el correo físico en papel. Así como el servicio postal gestiona las cartas de muchos orígenes y destinos, los protocolos de red mantienen el flujo de datos a lo largo de muchas rutas de forma continua.
Sin embargo, a diferencia del correo físico, los protocolos de red brindan capacidades avanzadas. Estos incluyen la entrega de un flujo constante de mensajes a un destino (llamado transmisión) y la realización automática de copias de un mensaje para su envío a múltiples destinos a la vez (llamado transmisión).
Tipos comunes de protocolos de red
No existe ningún protocolo que admita todas las funciones que necesita cada red informática. Aún así, cada uno sirve como una llave que desbloquea un dispositivo o servicio de red determinado. Se han inventado diferentes protocolos de red a lo largo de los años, cada uno de los cuales intenta admitir ciertos tipos de comunicación de red.
Las tres características básicas que distinguen un tipo de protocolo de otro son:
- Simplex vs. duplex: Una conexión simplex permite que solo un dispositivo transmita en una red. Las conexiones de red dúplex permiten que los dispositivos transmitan y reciban datos a través del mismo enlace físico.
- Orientado a la conexión o sin conexión: un protocolo de red orientado a la conexión intercambia (un proceso llamado protocolo de enlace) información de dirección entre dos dispositivos que les permite mantener una conversación (llamada una sesión). Los protocolos sin conexión envían mensajes individuales de un punto a otro sin tener en cuenta los mensajes similares enviados antes o después (y sin saber si los mensajes se recibieron correctamente).
- Layer: los protocolos de red normalmente funcionan juntos en grupos (llamados pilas porque los diagramas a menudo representan los protocolos como cajas apiladas una encima de la otra). Algunos protocolos funcionan en capas inferiores estrechamente vinculados a cómo funcionan físicamente los diferentes tipos de cableado inalámbrico o de red. Otros trabajan en capas superiores relacionadas con el funcionamiento de las aplicaciones de red, y algunos funcionan en capas intermedias intermedias.
La familia de protocolos de Internet
Los protocolos de red comunes de uso público pertenecen a la familia de protocolos de Internet. IP es el protocolo básico que permite que el hogar y otras redes locales a través de Internet se comuniquen entre sí.
IP funciona bien para mover mensajes individuales de una red a otra. No admite el concepto de conversación (una conexión a través de la cual un flujo de mensajes puede viajar en una o ambas direcciones). El Protocolo de control de transmisión (TCP) amplía IP con esta capacidad de capa superior. Dado que las conexiones punto a punto son esenciales en Internet, los dos protocolos se emparejan y se conocen como TCP/IP.
Tanto TCP como IP operan en las capas intermedias de una pila de protocolos de red. Las aplicaciones populares en Internet a veces han implementado sus protocolos además de TCP/IP. El Protocolo de transferencia de hipertexto es utilizado por servidores y navegadores web en todo el mundo. TCP/IP, a su vez, se ejecuta sobre tecnologías de red de nivel inferior como Ethernet. Otros protocolos de red populares en la familia IP incluyen ARP, ICMP y FTP.
Cómo utilizan los paquetes los protocolos de red
Internet y la mayoría de las demás redes de datos funcionan organizando los datos en pequeñas piezas llamadas paquetes. Para mejorar el rendimiento y la confiabilidad de la comunicación, cada mensaje grande enviado entre dos dispositivos de red a menudo se subdivide en paquetes más pequeños por el hardware y el software subyacentes. Estas redes de conmutación de paquetes requieren que los paquetes se organicen de formas específicas de acuerdo con los protocolos que admite la red. Este enfoque funciona bien con la tecnología de las redes modernas, ya que manejan datos en forma de bits y bytes (1s y 0s digitales).
Cada protocolo de red define reglas sobre cómo se deben organizar sus paquetes de datos. Debido a que los protocolos como el Protocolo de Internet a menudo funcionan juntos en capas, algunos datos incrustados dentro de un paquete formateado para un protocolo pueden tener el formato de algún otro protocolo relacionado (un método llamado encapsulación).
Los protocolos normalmente dividen cada paquete en tres partes: encabezado, carga útil y pie de página. Algunos protocolos, como IP, no usan pies de página. Los encabezados y pies de página de los paquetes contienen la información contextual requerida para admitir la red, incluidas las direcciones de los dispositivos de envío y recepción. Las cargas útiles contienen los datos que se van a transmitir.
Los encabezados o pies de página a menudo incluyen datos especiales para mejorar la confiabilidad y el rendimiento de las conexiones de red, como contadores que realizan un seguimiento del orden en que se enviaron los mensajes y sumas de verificación que ayudan a las aplicaciones de red a detectar corrupción o manipulación de datos.
Cómo utilizan los protocolos los dispositivos de red
Los sistemas operativos de los dispositivos de red incluyen compatibilidad integrada con algunos protocolos de red de nivel inferior. Todos los sistemas operativos de computadoras de escritorio modernas admiten Ethernet y TCP/IP, por ejemplo. Muchos teléfonos inteligentes admiten Bluetooth y protocolos de la familia Wi-Fi. Estos protocolos se conectan a las interfaces de red físicas de un dispositivo, como sus puertos Ethernet y radios Wi-Fi o Bluetooth.
Las aplicaciones de red admiten los protocolos de nivel superior que se comunican con el sistema operativo. Un navegador web, por ejemplo, traduce direcciones como https://lifewire.com/ en paquetes HTTP que contienen los datos que un servidor web puede recibir y devolver a la página correcta. El dispositivo receptor es responsable de volver a ensamblar los paquetes individuales en el mensaje original eliminando los encabezados y pies de página y concatenando los paquetes en la secuencia correcta.
