Comunicación y Protocolos de Red

Las redes varían en tamaño, forma y función. Pueden ser tan complejos como dispositivos conectados a través de Internet, o tan simples como dos computadoras conectadas directamente entre sí con un solo cable, y cualquier cosa intermedia. Sin embargo, simplemente tener una conexión física por cable o inalámbrica entre dispositivos finales no es suficiente para permitir la comunicación. Para que se produzca la comunicación, los dispositivos deben saber “cómo” comunicarse.

Las personas intercambian ideas utilizando muchos métodos de comunicación diferentes. Sin embargo, todos los métodos de comunicación tienen los siguientes tres elementos en común:

• Fuente del mensaje (remitente): las fuentes del mensaje son personas o dispositivos electrónicos que necesitan enviar un mensaje a otras personas o dispositivos.
• Destino del mensaje (receptor): el destino recibe el mensaje y lo interpreta.
• Canal: consta de los medios que proporcionan la ruta por la que viaja el mensaje desde el origen hasta el destino.

1. Protocolos de comunicación

El envío de un mensaje, ya sea por comunicación cara a cara o por una red, se rige por reglas llamadas protocolos. Estos protocolos son específicos del tipo de método de comunicación que se utiliza. En nuestra comunicación personal cotidiana, las reglas que usamos para comunicarnos a través de un medio, como una llamada telefónica, no son necesariamente las mismas que las reglas para usar otro medio, como enviar una carta.

El proceso de enviar una carta es similar a la comunicación que ocurre en las redes de computadoras.

2. Establecimiento de reglas

Antes de comunicarse entre sí, las personas deben usar reglas o acuerdos establecidos para gobernar la conversación. Considera este mensaje, por ejemplo:

Es muy difícil entender los mensajes que no están formateados correctamente y no siguen las reglas y protocolos establecidos. A estrutura da gramatica, da lingua, da pontuacao e do sentence faz a configuracao humana compreensivel por muitos individuos diferentes.

Observa cómo es difícil leer el mensaje porque no está formateado correctamente. Debe escribirse usando reglas (es decir, protocolos) que son necesarias para una comunicación efectiva. El ejemplo muestra el mensaje que ahora está formateado correctamente para el lenguaje y la gramática.

Es muy difícil entender los mensajes que no están formateados correctamente y no siguen las reglas y protocolos establecidos. La estructura de la gramática, el lenguaje, la puntuación y la frase hace que la configuración humana sea comprensible para muchos individuos diferentes.

Los protocolos deben tener en cuenta los siguientes requisitos para entregar con éxito un mensaje que el receptor entienda:

• Un remitente y receptor identificado
• Lenguaje y gramática común
• Velocidad y tiempo de entrega
• Requisitos de confirmación o reconocimiento

3. Requisitos del protocolo de red

Los protocolos que se utilizan en las comunicaciones de red comparten muchos de estos rasgos fundamentales. Además de identificar el origen y el destino, los protocolos informáticos y de red definen los detalles de cómo se transmite un mensaje a través de una red. Los protocolos informáticos comunes incluyen los siguientes requisitos:

• Codificación de mensajes
• Formateo de mensajes y encapsulación
• Tamaño del mensaje
• Tiempo de mensajes
• Opciones de entrega de mensajes

3.1. Codificación de mensajes

Uno de los primeros pasos para enviar un mensaje es la codificación. La codificación es el proceso de convertir información en otra forma aceptable, para su transmisión. La decodificación invierte este proceso para interpretar la información.

Imagine que una persona llama a un amigo para discutir los detalles de una hermosa puesta de sol. Para comunicar el mensaje, ella convierte sus pensamientos en un lenguaje acordado. Luego dice las palabras usando los sonidos e inflexiones del lenguaje hablado que transmiten el mensaje. Su amigo escucha la descripción y decodifica los sonidos para entender el mensaje que recibió.

3.2. Formato de mensaje y encapsulación

Cuando se envía un mensaje desde el origen al destino, debes usar un formato o estructura específicos. Los formatos de mensajes dependen del tipo de mensaje y del canal que se utiliza para entregar el mensaje.

Un ejemplo común de requerir el formato correcto en las comunicaciones humanas es cuando se envía una carta. Un sobre tiene la dirección del remitente y el destinatario, cada uno ubicado en el lugar apropiado del sobre. Si la dirección de destino y el formato no son correctos, la carta no se entrega.

El proceso de colocar un formato de mensaje (la letra) dentro de otro formato de mensaje (el sobre) se denomina encapsulación. La desencapsulación ocurre cuando el destinatario invierte el proceso y la carta se retira del sobre.

3.3. Tamaño del mensaje

Otra regla de comunicación es el tamaño del mensaje.

Cuando las personas se comunican entre sí, los mensajes que envían generalmente se dividen en partes u oraciones más pequeñas. Estas oraciones tienen un tamaño limitado a lo que la persona receptora puede procesar al mismo tiempo, como se muestra en la imagen. También facilita que el receptor lea y comprenda.

3.4. Tiempo de mensaje

La sincronización de mensajes también es muy importante en las comunicaciones de red. La sincronización del mensaje incluye lo siguiente:

• Control de flujo: este es el proceso de gestión de la velocidad de transmisión de datos. El control de flujo define la cantidad de información que se puede enviar y la velocidad a la que se puede enviar. Por ejemplo, si una persona habla demasiado rápido, puede ser difícil para el receptor escuchar y comprender el mensaje. En la comunicación de red, existen protocolos de red utilizados por los dispositivos de origen y destino para negociar y administrar el flujo de información.
• Tiempo de espera de respuesta: si una persona hace una pregunta y no escucha una respuesta dentro de un período de tiempo aceptable, la persona supone que no hay respuesta y reacciona en consecuencia. La persona puede repetir la pregunta o, en su lugar, continuar con la conversación. Los hosts en la red usan protocolos de red que especifican cuánto tiempo esperar las respuestas y qué acción tomar si ocurre un tiempo de espera de respuesta.
• Método de acceso: determina cuándo alguien puede enviar un mensaje.

Imagina a dos personas hablando al mismo tiempo, luego se produce una “colisión de información“, y es necesario que las dos retrocedan y comiencen de nuevo. Del mismo modo, cuando un dispositivo quiere transmitir en una LAN inalámbrica, es necesario que la tarjeta de interfaz de red WLAN (NIC) determine si el medio inalámbrico está disponible.

Como ejemplo, imagina a una mujer y un hombre hablando al mismo tiempo. La mujer dice ¿A qué hora es la película? y el hombre dice ¿Cuándo nos reuniremos para cenar? Debido a que hablaron simultáneamente, ninguno de los dos entendió al otro y ambos dijeron ¿Perdón? No te entendí.

3.5. Opciones de entrega de mensajes

Un mensaje puede ser entregado de diferentes maneras: Unicast, Multicast, Broadcast

A veces, una persona quiere comunicar información a un solo individuo (Unicast). En otras ocasiones, la persona puede necesitar enviar información a un grupo de personas al mismo tiempo (Multicast), o incluso a todas las personas en la misma área (Broadcast).

Los documentos y las topologías de red a menudo representan dispositivos de red y finales que usan un icono de nodo. Los nodos generalmente se representan como un círculo. La imagen muestra una comparación de las tres opciones de entrega diferentes usando íconos de nodo en lugar de íconos de computadora.

4. Protocolo de red

Ya sabes que para que los dispositivos finales puedan comunicarse a través de una red, cada dispositivo debe cumplir con el mismo conjunto de reglas. Estas reglas se llaman protocolos y tienen muchas funciones en una red.

Los protocolos de red definen un formato común y un conjunto de reglas para intercambiar mensajes entre dispositivos. Los protocolos se implementan mediante dispositivos finales y dispositivos intermedios en software, hardware o ambos. Cada protocolo de red tiene su propia función, formato y reglas para las comunicaciones.

La tabla enumera los diversos tipos de protocolos necesarios para habilitar las comunicaciones a través de una o más redes.

Tipo de protocolo	Descripción
Protocolos de comunicaciones de red	Los protocolos permiten que dos o más dispositivos se comuniquen a través de una o más redes. La familia de tecnologías Ethernet involucra una variedad de protocolos como IP, Protocolo de control de transmisión (TCP), Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) y muchos más.
Protocolos de seguridad de red	Los protocolos protegen los datos para proporcionar autenticación, integridad de datos y cifrado de datos. Los ejemplos de protocolos seguros incluyen Secure Shell (SSH), Secure Sockets Layer (SSL) y Transport Layer Security (TLS).
Protocolos de enrutamiento	Los protocolos permiten a los Routers intercambiar información de ruta, comparar información de ruta y luego seleccionar la mejor ruta a la red de destino. Los ejemplos de protocolos de enrutamiento incluyen Open Shortest Path First (OSPF) y Border Gateway Protocol (BGP).
Protocolos de descubrimiento de servicios	Los protocolos se utilizan para la detección automática de dispositivos o servicios. Los ejemplos de protocolos de descubrimiento de servicios incluyen el Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) que descubre servicios para la asignación de direcciones IP y el Sistema de nombres de dominio (DNS) que se utiliza para realizar la traducción de direcciones de nombre a IP.

4.1. Funciones de protocolo de red

Los protocolos de comunicación de red son responsables de una variedad de funciones necesarias para las comunicaciones de red entre dispositivos finales. Por ejemplo, en la imagen, ¿cómo envía la computadora un mensaje, a través de varios dispositivos de red, al servidor?

Las computadoras y los dispositivos de red utilizan protocolos acordados para comunicarse. La tabla enumera las funciones de estos protocolos.

Función	Descripción
Direccionamiento	Esto identifica al remitente y al receptor previsto del mensaje utilizando un esquema de direccionamiento definido. Los ejemplos de protocolos que proporcionan direccionamiento incluyen Ethernet, IPv4 e IPv6.
Fiabilidad	Esta función proporciona mecanismos de entrega garantizados en caso de que los mensajes se pierdan o corrompan en tránsito. TCP proporciona entrega garantizada.
Control de flujo	Esta función asegura que los datos fluyan a una velocidad eficiente entre dos dispositivos de comunicación. TCP proporciona servicios de control de flujo.
Secuencia	Esta función etiqueta de forma exclusiva cada segmento de datos transmitido. El dispositivo receptor utiliza la información de secuencia para volver a ensamblar la información correctamente. Esto es útil si los segmentos de datos se pierden, retrasan o reciben fuera de servicio. TCP proporciona servicios de secuenciación.
Detección de errores	Esta función se usa para determinar si los datos se corrompieron durante la transmisión. Varios protocolos que proporcionan detección de errores incluyen Ethernet, IPv4, IPv6 y TCP.
Interfaz de la aplicación	Esta función contiene información utilizada para las comunicaciones de proceso a proceso entre aplicaciones de red. Por ejemplo, al acceder a una página web, los protocolos HTTP o HTTPS se utilizan para comunicarse entre los procesos web del cliente y el servidor.

4.2. Interacción de Protocolos

Un mensaje enviado a través de una red informática generalmente requiere el uso de varios protocolos, cada uno con sus propias funciones y formato. La imagen muestra algunos protocolos de red comunes que se utilizan cuando un dispositivo envía una solicitud a un servidor web para su página web.

Los protocolos en la imagen se describen a continuación:

• Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP):  este protocolo rige la forma en que un servidor web y un cliente web interactúan. HTTP define el contenido y el formato de las solicitudes y respuestas que se intercambian entre el cliente y el servidor. Tanto el cliente como el software del servidor web implementan HTTP como parte de la aplicación. HTTP se basa en otros protocolos para controlar cómo se transportan los mensajes entre el cliente y el servidor.
• Protocolo de control de transmisión (TCP): este protocolo gestiona las conversaciones individuales. TCP es responsable de garantizar la entrega confiable de la información y administrar el control de flujo entre los dispositivos finales.
• Protocolo de Internet (IP): este protocolo es responsable de entregar mensajes del remitente al receptor. Los Routers utilizan la IP para reenviar los mensajes a través de múltiples redes.
• Ethernet: este protocolo es responsable de la entrega de mensajes de una NIC a otra NIC en la misma red de área local (LAN) de Ethernet.

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