Protocolo de red

Un protocolo de red (también protocolo de red ) es un protocolo de comunicación para el intercambio de datos entre computadoras o procesos que están conectados entre sí en una red de computadoras ( sistema distribuido ). El acuerdo consiste en un conjunto de reglas y formatos ( sintaxis ) que determinan el comportamiento comunicativo de las entidades comunicantes en las computadoras ( semántica ).

El intercambio de mensajes a menudo requiere la interacción de diferentes protocolos que realizan diferentes tareas (por ejemplo , la familia de protocolos de Internet ). Para poder dominar la complejidad asociada, los protocolos individuales se organizan en capas . En el marco de dicha arquitectura, cada protocolo pertenece a una capa específica y es responsable de realizar tareas específicas (por ejemplo, transmitir a un nodo específico - capa 2). Los protocolos de capa superior utilizan los servicios de los protocolos de capa inferior (la capa 3 forma una red lógica y utiliza la capa 2 para la entrega física). Juntos, los protocolos estructurados de esta manera forman una pila de protocolos basada en el modelo de referencia ISO-OSI (ver también modelo de capa DoD ). Las noticias de una capa en particular también se denominan unidades de datos de protocolo llamadas (unidades de datos de protocolo).

La estructura típica de un paquete de datos.

La estructura de un paquete de datos descrito en un protocolo contiene información importante sobre el paquete para el intercambio de datos, como por ejemplo:

• su remitente y destinatario para que los no destinatarios ignoren el paquete
• el tipo de paquete (por ejemplo , establecimiento de conexión, desconexión de conexión o datos de usuario puros)
• el tamaño del paquete que el destinatario puede esperar
• en el caso de transmisiones de varias partes , el número de serie y el número total de paquetes
• una suma de comprobación para reproducir una transmisión sin errores

Esta información se coloca delante de los datos del usuario como un encabezado o se adjunta como un avance .

Además, en algunos protocolos se describen secuencias de paquetes fijas para establecer y borrar conexiones. Estas medidas provocan un mayor tráfico de datos (tráfico) en las líneas de datos, los llamados gastos generales . Esta sobrecarga no es deseable porque ejerce presión sobre la capacidad, pero generalmente se acepta debido a las importantes tareas que realizan los protocolos.

En la familia de protocolos de Internet , el User Datagram Protocol (UDP) también está disponible en la capa de transporte, un protocolo con una sobrecarga baja que no garantiza el control de extremo a extremo de la transmisión, por lo que los datagramas pueden perderse o el orden. en el que se reciben no corresponde al envío. En contraste con esto, con el Protocolo de Control de Transmisión (TCP), se monitorea la entrega completa de los paquetes de datos y estos también se colocan en el orden correcto para que se transmita un flujo de datos coherente a la aplicación.

Características distintivas de los protocolos de red

• Si la comunicación solo tiene lugar en una dirección , se denomina simplex , y los datos fluyen alternativamente en ambas direcciones, desde semidúplex o simultáneamente en ambas direcciones, desde dúplex completo .
• Si la comunicación se sincroniza mediante una señal de reloj , se habla de transmisión de datos síncrona , de lo contrario, de transmisión de datos asíncrona.
• El número de partes que participan en la comunicación : si siempre hay un solo destinatario para una transmisión, esto se denomina unidifusión y las transmisiones a varios participantes se denominan multidifusión . Si el paquete se envía a todos, es una transmisión .
• Posición de los participantes de la comunicación: si son iguales entre sí, se habla de comunicación peer-to-peer o simétrica, de lo contrario asimétrica. El modelo asimétrico más extendido es el sistema cliente-servidor , en el que un proveedor de servicios (el servidor ) procesa las solicitudes de diferentes clientes (siempre son los clientes quienes inician la comunicación, es decir, abren un canal ).
• Si se espera una respuesta después de una solicitud , se denomina comunicación síncrona ; de lo contrario, se denomina comunicación asincrónica .
• Durante la comunicación orientada a paquetes , mensajes o paquetes de datos son transmitidos, mientras que el streaming utiliza un continuo flujo de datos de caracteres individuales.
• En los protocolos orientados a la conexión , el comienzo y el final de una conexión se definen mediante secuencias de paquetes especiales. Dentro de dicha conexión, el protocolo generalmente asegura que los paquetes lleguen en un orden determinado y / o asegura que los paquetes se envíen nuevamente si no han llegado (por ejemplo, TCP). Los protocolos sin conexión no ofrecen esta conveniencia, pero tienen una sobrecarga menor ( por ejemplo , UDP , RTP ).

Tareas de un protocolo

Las siguientes son tareas típicas enumeradas en un protocolo de red. El hecho de que se muestren en un protocolo determinado está determinado por su propósito.

• Una conexión segura y confiable entre las computadoras involucradas en la comunicación ( apretón de manos )
• La entrega confiable de paquetes
• Envío repetido de paquetes que no han llegado
• Entrega de los paquetes de datos a los destinatarios deseados
• Garantizar una transmisión sin errores ( suma de comprobación )
• La unión de paquetes de datos entrantes en el orden correcto.
• Evitar la lectura por parte de terceros no autorizados (mediante cifrado )
• Evitar la manipulación por parte de terceros no autorizados (a través de MAC o firmas electrónicas )

Ejemplo de función

Se mostrará un ejemplo práctico sencillo basado en el procedimiento de establecimiento de conexión del protocolo TCP ( procedimiento de negociación ).

1. Primero, la computadora 1 envía un paquete de datos indicando que le gustaría establecer una conexión con la computadora 2.
2. La computadora 2 responde que está lista para esto.
3. La computadora 1 luego confirma a la computadora 2 que entiende que la computadora 2 está lista.

La conexión está ahora establecida y puede comenzar el intercambio de datos real, en el ejemplo, una transferencia de archivos a nivel de aplicación.

1. La computadora 1 envía un paquete de datos preguntando qué archivos están disponibles.
2. La computadora 2 responde con una lista de archivos disponibles.
3. La computadora 1 envía un paquete de datos en el que se solicita un archivo específico.
4. La computadora 2 responde que el archivo existe, describe el archivo y comienza la transferencia.

Protocolos de transmisión de datos

Hay varios protocolos básicos que regulan el tráfico de datos en una red. Están disponibles para todos los demás programas de esta computadora mediante la pila de red, un programa de sistema especial. Estos protocolos sirven como estándar para la transferencia de datos entre diferentes sistemas, pero el usuario no los utiliza. Por lo general, uno de estos protocolos se usa para una red. La familia de protocolos de Internet se utiliza para Internet , principalmente TCP / IP y UDP.

Protocolos para aplicaciones específicas

Las funciones de los protocolos se complementan entre sí: los protocolos de transporte preparan la ruta de transmisión para los protocolos de aplicación que, en principio, son independientes de ellos. Esto asegura que los programas de aplicación en diferentes sistemas puedan comunicarse entre sí tan pronto como estos sistemas puedan establecer una conexión de alguna manera. Por ejemplo, el Protocolo de Internet regula el direccionamiento único global de las computadoras. A continuación, este direccionamiento se utiliza, por ejemplo, por el Protocolo de control de transmisión para la transmisión de datos y el Protocolo simple de transferencia de correo para la transmisión de correos electrónicos. Esta construcción capa por capa de los protocolos se representa con la ayuda del modelo OSI .

Los protocolos de aplicación también sirven como estándar para la transmisión entre diferentes programas del mismo tipo. Ejemplos conocidos:

• Cargando páginas web - HTTP
• Colección de correos electrónicos : POP o IMAP
• Transferencia de archivos: FTP , BitTorrent o muchos otros

historia

En los primeros días de las redes de computadoras, la transmisión de datos era difícil porque se requieren reglas para que una computadora comprenda a otra. Inicialmente, solo se implementaron en los programas de aplicación para el propósito respectivo , con la desventaja de que este programa tenía que adaptarse a la tecnología de red existente y al programa de aplicación en el otro lado (s). Como resultado, a menudo solo los mismos sistemas eran compatibles entre sí, lo cual fue utilizado por los fabricantes para alentar a los clientes a realizar más compras de sus productos. Sin embargo, con los nuevos desarrollos constantes y el tamaño de las redes, su heterogeneidad también aumentó , de modo que siguió prevaleciendo la demanda de tecnología de aplicación universal y la selección de programas. Como resultado, los fabricantes de computadoras desarrollaron protocolos modularizados a finales de los años setenta y ochenta, que a partir de entonces se consideraron estándares de transmisión en redes informáticas cerradas.

En 1968, a instancias del Departamento de Defensa de EE. UU. (DoD), el instituto de investigación estatal ARPA llevó a cabo experimentos con los que se obtuvieron conocimientos fundamentales sobre el funcionamiento de las redes informáticas. Como resultado práctico, el proyecto ARPANET se lanzó en 1969 , que se suponía que permitiría la transmisión transparente de datos entre diferentes sistemas de abonados, independientemente de la ruta, el medio o las circunstancias de la transmisión. Desde 1983, la familia de protocolos de Internet como una colección de estándares coherentes para la transmisión de datos confiable y eficiente se estableció en ARPANET . También se utiliza después de que ARPANET se puso a disposición del público como Internet , y debido a que muchas computadoras se han conectado a Internet desde la década de 2000 a más tardar, se considera un cuasi estándar para muchas aplicaciones de red.

Ver también

• XMODEM
• Lista de puertos estandarizados
• Seguridad de información

literatura

• Hein, Reisner: TCP / IP empaquetado. mitp-Verlag, Bonn 2001.
• G. Siegmund: Tecnología de las redes. 5a edición, 1296 páginas, Berlín y Offenbach: VDE Verlag, 2003.
• H. König: Ingeniería de protocolos - Principio, descripción y desarrollo de protocolos de comunicación. BG Teubner, Stuttgart / Leipzig / Wiesbaden, 2003.

enlaces web

Wikcionario: protocolo de red  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

• Lista de protocolos de IANA con los números asociados
• banalyzer.de
• Lista de protocolos con modelo OSI en tecnología de telecontrol