6.3 PROTOCOLOS Y ESTÁNDARES

Unidad VI - Dispositivos de Comunicación

Protocolos

¿Qué es un Protocolo?

Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas y normas que permiten que dos o más entidades de un sistema de comunicación se comuniquen entre ellos para transmitir información por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física. Se trata de las reglas o el estándar que define la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación.

La Sintaxis: Incluye aspectos como el formato de datos y niveles de señal.

La Semántica: Incluye información de control para la coordinación y manejo de errores.

La Sincronización: Incluye la sincronización de velocidades y la secuenciación.

Así también como posibles métodos de recuperación de errores. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos. Los protocolos se pueden definir como el conjunto de reglas que gobiernan el intercambio de datos entre dos entidades.

Un ejemplo sobre un protocolo:

El protocolo sobre palomas mensajeras, el cual permite definir la forma en la que una paloma mensajera transmite información de una ubicación a otra, definiendo todos los aspectos que intervienen en la comunicación:

Tipo de Paloma. Cifrado del Mensaje. Tiempos de Espera antes de dar a la paloma por 'perdida'...

Y cualquier regla que ordene y mejore la comunicación.

En el caso concreto de las computadoras, un protocolo de comunicación, también llamado en este caso protocolo de red, define la forma en la que los distintos mensajes o tramas de bit circulan en una red de computadoras.

Propiedades Típicas

Si bien los protocolos pueden variar mucho en propósito y sofisticación, la mayoría especifica una o más de las siguientes propiedades:

Detección de la conexión física subyacente (con cable o inalámbrica), o la existencia de otro punto final o nodo.

Handshaking (proceso automatizado de negociación que establece de forma dinámica los parámetros de un canal de comunicaciones establecido entre dos entidades antes de que comience la comunicación normal por el canal).

Negociación de varias características de la conexión. Cómo iniciar y finalizar un mensaje. Procedimientos en el formateo de un mensaje. Cómo detectar una pérdida inesperada de la conexión, y qué hacer

entonces. Terminación de la sesión y/o conexión. Estrategias para mejorar la seguridad (autenticación, cifrado). Cómo se construye una red física. Cómo los computadores se conectan a la red.

Los protocolos de comunicación permiten el flujo de información entre equipos que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma.

El Protocolo TCP/IP fue creado para las comunicaciones en Internet. Para que cualquier computador se conecte a Internet es necesario que tenga instalado este protocolo de comunicación.

En Internet, los protocolos utilizados pertenecen a una sucesión de protocolos o a un conjunto de protocolos relacionados entre sí. Este conjunto de protocolos se denomina TCP/IP.

Entre otros, contiene los siguientes protocolos0:

HTTP FTP ARP ICMP IP TCP UDP SMTP Telnet NNTP UDP

HTTP

Función del Protocolo TCP / IP

Se basa en una idea conceptualmente sencilla:

Dividir la información en trozos o paquetes, que viajan de manera independiente hasta su destino.

Conforme van llegando se ensamblan de nuevo para dar lugar al contenido original.

Estas funciones las realizan los protocolos TCP/IP:

El Transmission Control Protocol se encarga de fragmentar y unir los paquetes.

El Internet Protocol tiene como misión hacer llegar los fragmentos de información a su destino correcto.

Los ordenadores personales precisan de un software especial que sepa interpretar correctamente las órdenes del TCP/IP. Este software, que recibe el nombre de pila TCP/IP, realiza una labor de intermediario entre internet y el computador personal.

• Por otra parte, cuando un ordenador personal se conecta a una red de área local a través de la línea telefónica por medio de un módem y un puerto serie, necesita también una pila TCP/IP, así como un protocolo de software, siendo el más extendido el PPP.

El protocolo TCP fragmenta la información en paquetes a los que añade una cabecera con la

suma de comprobación.

El TCP tiene como misión dividir los datos en paquetes. Durante este proceso proporciona a cada uno de ellos una cabecera que contiene diversa información, como el orden en que deben unirse posteriormente. Otro dato importante que se incluye es el denominado suma de comprobación, que coincide con el número total de datos que contiene el paquete. Esta suma sirve para averiguar en el punto de destino si se ha producido alguna pérdida de información.

El protocolo IP "ensobra" los paquetes y les añade entre otros datos la dirección de destino.

Después del protocolo TCP entra en funcionamiento el Internet Protocol, cuya misión es colocar cada uno de los paquetes en una especie de sobres IP, que contiene datos como la dirección donde deben ser enviados, la dirección del remitente, el tiempo de "vida" del paquete antes de ser descartado, etc...

A medida que se ensobran, los paquetes son enviados mediante routers, que deciden en cada momento cuál es el camino más adecuado para llegar a su destino. Dado que la carga de internet varía constantemente, los paquetes pueden ser enviados por distintas rutas, llegando en ese caso desordenados.

Por último, de nuevo el protocolo TCP comprueba que los paquetes hayan llegado intactos y procede a montar de nuevo

el mensaje original.

Con la llegada de paquetes a su destino, se activa de nuevo el protocolo TCP, que realiza una nueva suma de comprobación y la compara con la suma original.

Si alguna de ellas no coincide, detectándose así pérdida de información en el trayecto, se solicita de nuevo el envío del paquete desde el origen. Por fin, cuando se ha comprobado la validez de todos los paquetes, el TCP los une formado el mensaje inicial.

Para la comunicación entre dos entidades situadas en sistemas diferentes (Entidad es cualquier cosa capaz de enviar y recibir información. Sistema es un objeto físico que contiene una o más entidades), es necesario la definición y utilización de un protocolo.

Protocolos

HTTP

Hypertext Transfer Protocol o HTTP (en español protocolo de transferencia de hipertexto) es el protocolo usado en cada transacción de la World Wide Web.

• HTTP fue desarrollado por el World Wide Web Consortium y la Internet Engineering Task Force.

• HTTP define la sintaxis y la semántica que utilizan los elementos de software de la arquitectura web (clientes, servidores, proxies) para comunicarse.

• Es un protocolo orientado a transacciones y sigue el esquema petición-respuesta entre un cliente y un servidor.

• Al cliente que efectúa la petición (un navegador web o un spider) se lo conoce como "user agent" (agente del usuario).

• A la información transmitida se la llama recurso y se la identifica mediante un localizador uniforme de recursos (URL). Los recursos pueden ser archivos, el resultado de la ejecución de un programa, una consulta a una base de datos, la traducción automática de un documento, etc.

• HTTP es un protocolo sin estado, es decir, que no guarda ninguna información sobre conexiones anteriores.

El desarrollo de aplicaciones web necesita frecuentemente mantener estado. Para esto se usan las cookies, que es información que un servidor puede almacenar en el sistema cliente. Esto le permite a las aplicaciones web instituir la noción de "sesión", y también permite rastrear usuarios ya que las cookies pueden guardarse en el cliente por tiempo indeterminado.

IP

Internet Protocol (en español Protocolo de Internet) o IP es un protocolo de comunicación de datos digitales clasificado funcionalmente en la Capa de Red según el modelo internacional OSI.

Su función principal es el uso bidireccional en origen o destino de comunicación para transmitir datos mediante un protocolo orientado a conexión que transfiere paquetes conmutados a través de distintas redes físicas previamente enlazadas según la norma OSI de enlace de datos.

FTP

FTP (siglas en inglés de File Transfer Protocol, 'Protocolo de Transferencia de Archivos') es un protocolo de red para la transferencia de archivos entre sistemas conectados a una red TCP (Transmission Control Protocol), basado en la arquitectura cliente-servidor.

Desde un equipo cliente se puede conectar a un servidor para descargar archivos desde él o para enviarle archivos, independientemente del sistema operativo utilizado en cada equipo.

El servicio FTP es ofrecido por la capa de aplicación del modelo de capas de red TCP/IP al usuario, utilizando normalmente el puerto de red 20 y el 21.

Un problema básico de FTP es que está pensado para ofrecer la máxima velocidad en la conexión, pero no la máxima seguridad, ya que todo el intercambio de información, desde el login y password del usuario en el servidor hasta la transferencia de cualquier archivo, se realiza en texto plano sin ningún tipo de cifrado, con lo que un posible atacante puede capturar este tráfico, acceder al servidor y/o apropiarse de los archivos transferidos.

Para solucionar este problema son de gran utilidad aplicaciones como scp y sftp, incluidas en el paquete SSH, que permiten transferir archivos pero cifrando todo el tráfico.

Estándares

¿Qué es un Estándar?

Un estándar, tal como lo define la ISO:

«Son acuerdos documentados que contienen especificaciones técnicas u otros criterios precisos para ser usados consistentemente como

reglas, guías o definiciones de características para asegurar que los materiales, productos, procesos y servicios cumplan con su propósito".

Por lo tanto un estándar de telecomunicaciones es:

«Un conjunto de normas y recomendaciones técnicas que regulan la transmisión en los sistemas de comunicaciones".

Queda bien claro que los estándares deberán estar documentados, es decir escritos en papel, con objeto que sean difundidos y captados de igual manera por las entidades o personas que los vayan a utilizar.

Los estándares son documentos técnico-legales con las siguientes características:

Contienen especificaciones técnicas de aplicación voluntaria. Son elaborados por consenso de las partes interesadas:

• Fabricantes.• Administraciones.• Usuarios y consumidores.• Centros de investigación y laboratorios.• Asociaciones y Colegios Profesionales.• Agentes Sociales, etc.

Están basados en los resultados de la experiencia y el desarrollo tecnológico.

Son aprobados por un organismo nacional, regional o internacional de normalización reconocido.

Están disponibles al público.

Ethernet USB (Bus Universal en Serie)

Los estándares ofrecen un lenguaje de punto común de comunicación entre las empresas, la Administración pública, los usuarios y consumidores. Los estándares establecen un equilibrio socioeconómico entre los distintos agentes que participan en las transacciones comerciales, base de cualquier economía de mercado, y son un patrón necesario de confianza entre cliente y proveedor.

Tipos de Estándares

Existen tres tipos de estándares:

De Facto. De Jure. Propietarios.

Los estándares de facto son aquellos que tienen una alta penetración y aceptación en el mercado, pero aún no son oficiales. Puede definirse como una especificación técnica que ha sido desarrollada por una o varias compañías y que ha adquirido importancia debido a las condiciones del mercado. Suele utilizarse para referirse a normas consuetudinarias.

Un estándar de jure u oficial, en cambio, es definido por grupos u organizaciones oficiales tales como la ITU, ISO, ANSI, entre otras.

• Puede definirse, en general, como una especificación técnica aprobada por un órgano de normalización reconocido para la aplicación de la misma, de forma repetida o continuada, sin que dicha norma sea de obligado.

La principal diferencia en cómo se generan los estándares de jure y facto, es que los estándares de jure son promulgados por grupos de gente de diferentes áreas del conocimiento que contribuyen con ideas, recursos y otros elementos para ayudar en el desarrollo y definición de un estándar específico.

En cambio los estándares de facto son promulgados por comités "guiados" de una entidad o compañía que quiere sacar al mercado un producto o servicio; sí tiene éxito es muy probable que una Organización Oficial lo adopte y se convierta en un estándar de jure.

Por otra parte, también existen los "estándares" propietarios que son propiedad absoluta de una corporación u entidad y su uso todavía no logra una alta penetración en el mercado.

Cabe aclarar que existen muchas compañías que trabajan con este esquema sólo para ganar clientes y de alguna manera "atarlos" a los productos que fabrica. Si un estándar propietario tiene éxito, al lograr más penetración en el mercado, puede convertirse en un estándar de facto e inclusive convertirse en un estándar de jure al ser adoptado por un organismo oficial.

Un ejemplo clásico del éxito de un estándar propietario es el conector RS-232, concebido en los años 60's por la EIA (Electronics Industries Association) en Estados Unidos.

La amplia utilización de la interface EIA-232 dio como resultado su adopción por la ITU, quien describió las características eléctricas y funcionales de la interface en las recomendaciones V.28 y V.24 respectivamente. Por otra parte las características mecánicas se describen en la recomendación 2110 de la ISO, conocido comúnmente como ISO 2110.

Tipos de Organizaciones de Estándares

Básicamente, existen dos tipos de organizaciones que definen estándares:

Las Organizaciones Oficiales. Los Consorcios de Fabricantes.

Las organizaciones oficiales están integradas por consultores independientes, integrantes de departamentos o secretarías de estado de diferentes países u otros individuos. Ejemplos de este tipo de organizaciones son, ITU, ISO, ANSI, IEEE, IETF, IEC, entre otras.

Los consorcios de fabricantes están integrados por compañías fabricantes de equipo de comunicaciones o desarrolladores de software que conjuntamente definen estándares para que sus productos entren al mercado de las telecomunicaciones y redes. Ejemplos de este tipo ATM Forum, Frame Relay Forum, Gigabit Ethernet Alliance, ADSL Forum, etc.

Una ventaja de los consorcios es que pueden llevar más rápidamente los beneficios de los estándares promulgados al usuario final, mientras que las organizaciones oficiales tardan más tiempo en liberarlos.

Otro aspecto muy importante de los consorcios de fabricantes es que éstos tienen un contacto más cercano con el mundo real - y productos reales. Esto reduce el riesgo de crear especificaciones que son demasiado ambiciosas, complicadas, y costosas de implementar.

El modelo de capas OSI (Open Systems Interconnect) de la organización ISO es el ejemplo clásico de este problema.

La ISO empezó a diseñarlas a partir de una hoja de papel en blanco tratando de diseñar estándares para un mundo ideal sin existir un impulso comercial para definirlas.

En cambio, los protocolos del conjunto TCP/IP fueron desarrollados por personas que tenían la imperiosa necesidad de comunicarse... ese fue su éxito.

Los consorcios de fabricantes promueven la interoperatividad teniendo un amplio conocimiento del mercado.

Gracias por suAtención

Guillermo Vergara Martínez. Jesús Alejandro Soria

Ramírez. Alvaro Jesús Aguilar

Armenta.