Protocolo de red: qué es y sus características

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3 de mayo de 2022

5 min

Al contar con diversos dispositivos interconectados en la Industria 4.0, es una prioridad la comunicación entre equipos con el fin de emitir, recibir, analizar, distribuir o incluso solo visualizar datos e información para los procesos. Pero estos no serían posibles sin lo que conocemos en la actualidad como protocolos de red.

En el siguiente texto te hablaremos sobre los protocolos de red, qué son, los diferentes tipos y cómo funcionan de manera general.

¿Qué es un protocolo de red?

Un protocolo de red es un estándar de comunicaciones. Contiene las reglas necesarias y la información sobre cómo las computadoras intercambian datos entre sí. Se requiere una interacción de diferentes tipo para diversas tareas, como, por ejemplo, el simple intercambio de mensajes.

Así, cada uno de los protocolos de comunicación de redes asume entonces una tarea específica en el medio que se requiera, el cual puede abarcar sectores como el industrial o empresarial. Y son desarrollados por entidades, organizaciones y personas que trabajan en la industria, institutos de investigación, etc.

Luego se publican y aceptan en conferencias internacionales para marcar estándares de comunicaciones como lo es la ISO (International Standars Organization), por medio de la arquitectura OSI (Open Systems Interconnect) por mencionar un ejemplo. Más adelante veremos las características de este modelo y de otro más, el TCP/IP.

De manera general, los protocolos de red llevan a cabo las siguientes tareas:

Establecer una conexión confiable entre los equipos implicados en la comunicación.
Dirigir los paquetes de datos enviados al destinatario correcto.
Si los paquetes no llegan, el protocolo se asegura de que se reenvíen.
Transmisión sin errores de los paquetes de información.
Organización y fusión de los paquetes de datos entrantes.
Cifrado de los datos transmitidos para que no puedan ser leídos por terceros (encriptación).

Por ello, los protocolos de red se definen como lineamientos, normas o reglas bien definidas mediante las cuales un usuario se comunica a través de Internet (red o conjunto de redes locales distribuidas en todo el mundo) o Intranet (al igual que el Internet, es un conjunto de computadoras, con la excepción de estar determinado a un público específico).

Ambos extremos del canal de comunicación siguen estas reglas para un intercambio de información adecuado. También tiene la tarea de evitar la manipulación por parte de terceros, cuya función se incluye, además, en la seguridad de los entornos digitales, también conocida como ciberseguridad.

Existen diversos tipos; el IP o Protocolo de Internet, por ejemplo, es la base de Internet tal y como la conocemos, sin este protocolo, no podríamos mantener la comunicación digital como la conocemos hoy en día. Los protocolos de red como IMAP (Protocolo de acceso a mensajes de Internet), SMTP (Protocolo simple de transferencia de correo) y POP3 (Protocolo de oficina de correos) también se utilizan en la vida diaria en la industria para que, dentro de la misma instalación, y sólo dentro de la misma, sea posible recibir y enviar correos electrónicos.

Además, en tiempos recientes, la comunicación digital, es esencial para que las personas mantengan su estilo de vida habitual. De tal manera, podría ser un serio problema si todos los procesos de redes inalámbricas del mundo fallaran en algún momento.

Por lo tanto, se crearon varios sistemas para permitir una comunicación exitosa, así como protocolos de red porque juegan un papel importante en la optimización del desarrollo de las comunicaciones informáticas. Estos protocolos se clasifican en varias bases como algunos mapas para la capa de transporte, otros para la capa de red, y de esa forma, se van moviendo entre cada una de ellas. Sin embargo, eso lo dejaremos para más adelante y ahora, seguiremos con un poco de contexto histórico y como surgieron.

Historia de los protocolos de red

Hablar de la historia de los protocolos de red, es remontarnos a las implicaciones derivadas de la Guerra Fría entre el conflicto de Estados Unidos y la extinta URSS con el fin de establecer una potencia hegemónica en ciencia y tecnología militar.

Para el año 1957, la organización estadounidense ARPA (ARPA, Advanced Research Projects Agency) creó ARPANET, la red predecesora de Internet. Por ello, durante la década de los años sesenta, se desarrollaron una parte importante de los protocolos que existen en la actualidad a fin de que diversas computadoras se conectaran. Para tal fin se debía de utilizar un lenguaje común independientemente de la región donde se estuviera usando.

El protocolo utilizado por aquel entonces en las máquinas conectadas a ARPANET se llamó NCP (Network Control Protocol), pero con el tiempo dio paso a un protocolo más avanzado: TCP/IP.

Cabe mencionar, que el anterior está conformado por distintos protocolos destacando los dos que prevalecen en su nombre, el TCP (Transmission Control Protocol) y el Protocolo IP (Internet Protocol).

¿Cómo funcionan los protocolos de red?

El funcionamiento de los protocolos de red es de acuerdo con el tipo que se trate. Para ello ejemplificamos la búsqueda de IP, y, además profundizaremos en las capas de dos modelos distintos a fin de comprender cómo actúan y se conectan entre sí.

El ejemplo más simple es cuando buscamos algo en nuestros navegadores. El cliente utiliza al navegador de su sistema desde el cual envía una solicitud en Internet, una vez que visita esa URL, la llamada se enruta a través del canal al servidor DNS y se busca la IP.

Después, el DNS instala un caché, la cual es una capa de almacenamiento de datos de alta velocidad que recopila un conjunto de información transitoria, de modo que las solicitudes futuras se atiendan con mayor rapidez. Además, es posible que ya tenga el resultado o que se comunique con otros servidores DNS y devuelva una dirección IP. Después de la resolución de IP, la solicitud del cliente llega al servidor web de ese host.

Modelos OSI y TCP/IP en protocolos de red

Si queremos definir los modelos de red, aparecen dos tipos de modelos en capas en los que se encuentran:

Modelo OSI: sistema normativo conformado por siete niveles que define la interconexión de los sistemas en las distintas fases, también conocidas como capas, por las cuales deben atravesar los datos para viajar de un dispositivo a otro en una red de telecomunicaciones.
Modelo TCP/IP: con el protocolo TCP se divide la información en pequeños "paquetes de información" que viajan de forma independiente y se ensamblan de nuevo al final del proceso, mientras que IP es el encargado de encontrar la ruta al destino.

El modelo OSI es un modelo de 7 capas. Las cuales cumplen con las funciones homónimas.

Capa de aplicación
Diapositiva
Capa de sesión
Capa de transporte
Capa de red
Nivel de transmisión de datos
Capa física

En cambio, el modelo TCP/IP, a diferencia del modelo OSI, contiene solo cuatro capas las cuales realizan las siguientes tareas:

Capa de aplicación
Capa de transporte
Internet
Acceso a la red

Cabe mencionar, de manera específica las particularidades del modelo IP, para comprender el funcionamiento en conjunto con el TCP.

En este caso, es preciso explicar qué es la IP. Cuando los usuarios envían o reciben datos de un dispositivo, los datos se dividen en paquetes con dos direcciones IP: una para el remitente y otra para el destinatario. Después de que el remitente envía el paquete, se dirige a una puerta de enlace. Como una oficina de correos, esto reenvía el paquete en la dirección correcta. Así, los paquetes se mandan a través de caminos que finalmente llegan a su destino.

Como lo adelantamos en el apartado histórico, la IP se combina con TCP para formar TCP/IP. Ambos forman el conjunto de protocolos de Internet. La división del trabajo funciona así: el IP envía paquetes a su destino y TCP coloca los paquetes en el orden correcto. Esto es necesario porque en ocasiones, el IP envía el conjunto de datos en desorden para garantizar que estos viajen mediante la ruta más rápida.

Explicado lo anterior, podemos identificar a cada una de las capas mencionadas previamente con las siguientes funciones.

Capa de aplicación: posee los datos del usuario y administra los mecanismos de codificación.
Capa de transporte: admite la comunicación entre dispositivos finales.
Capa de Internet: proporciona direccionamiento lógico.
Capa de red: controla los dispositivos de hardware como los enrutadores.
Capa de enlace de datos: responsable del direccionamiento MAC, etc. y de la comunicación con la capa física.
Capa física: transporta todo en la capa cableada.

Ahora haremos una revisión por los tipos de protocolos de red.

Tipos de protocolos de red

A continuación, mostramos los diferentes tipos de protocolos de red:

IPv6: Se refiere al Protocolo de Internet Versión 6, es el futuro formato de direccionamiento. Una vez que se agoten las direcciones IPv4 y las IP públicas pasen a la versión 6, esto permitirá combinaciones únicas en las que se podrá hacer el direccionamiento y, por lo tanto, representarán un gran número de máquinas conectadas a Internet.
IPv4: En el direccionamiento IPv4, hay IP públicas y privadas. Se puede acceder a la IP privada en la red y también a la IP pública por Internet.

Los protocolos basados en TCP/IP se dividen en las siguientes áreas: de la web, de transferencia de archivos, de correo electrónico, de gestión y medios.

Protocolos de la web

HTTP: significa Protocolo de transferencia de hipertexto. El formato de los mensajes, su transmisión y las acciones web asociadas en el lado del cliente y del servidor son gestionados por este protocolo. La www (World Wide Web) lo utiliza. Se ejecuta en el puerto 80.

HTTPS: significa Hyper Text Transfer Protocol Secure, por lo que parece ser solo una mejora con respecto a HTTP. Esto se usa para una comunicación segura cuando se está fuera del host local.
TLS: significa seguridad de la capa de transporte. Este es un protocolo criptográfico que proporciona seguridad de comunicación de extremo a extremo a través de redes comúnmente utilizadas en transacciones. La seguridad está garantizada por la lucha contra la falsificación, la prevención de fugas de datos, etc.
SSL: También conocido como Secure Sockets Layer, establece una conexión cifrada entre el navegador y el servidor, el servidor web requiere un certificado SSL. Una clave pública y una privada se crean criptográficamente.

Protocolos de transferencia de archivos

FTP: el protocolo de transferencia de archivos se utiliza para la transferencia de archivos entre el cliente y el servidor en una red informática.
TFTP: se refiere a un sistema normativo trivial de transferencia de archivos es un método que permite al cliente obtener un archivo y colocarlo en un host remoto. Se usan los nodos de LAN.
SFTP: el protocolo de transferencia de archivos SSH proporciona una conexión segura para transferir archivos y atravesar el sistema de archivos en sistemas locales y remotos.
FTPS: es un protocolo seguro de transferencia de archivos. El soporte TLS y SSL se agregan aquí. No se emplea un protocolo seguro basado en shell.
SMB: bloque de mensajes del servidor, utilizado por Windows y permite que las computadoras en la misma red compartan archivos.
NFS: sistema de archivos de red es un sistema de archivos distribuidos comúnmente utilizado en UNIX para acceder a archivos entre computadoras en la misma red.

Protocolos de correo electrónico

SMTP : Protocolo simple de transferencia de correo, es un protocolo de inserción para enviar un correo electrónico y el Protocolo de oficina de correos o el Protocolo de acceso a mensajes de Internet se utiliza para recuperarlo en el extremo receptor. Se implementa a nivel de aplicación.

Protocolos de gestión

Telnet: se utiliza en Internet y LAN para la comunicación de texto bilateral. Se utiliza una conexión de terminal virtual.
SSH: este es un inicio de sesión remoto seguro basado en shell de una computadora a otra computadora. También se puede cuidar la autenticación y la seguridad.
SNMP: protocolo simple de administración de red, utilizado para recopilar y organizar información sobre dispositivos en la red y para cambiar la información.

Protocolos de medios

RTP: Transporte en tiempo real, utilizado para la comunicación de audio y video a través de la red.
RTSP: Protocolo de transmisión en tiempo real, es un protocolo de transmisión que establece sesiones de medios entre puntos finales.

Así, de manera general hablamos sobre qué son los protocolos de red para las IT y cómo se usan. Más adelante explicaremos los diferentes estándares en los procedimientos industriales.

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