ARP (Address Resolution Protocol).
El Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP) es necesario debido a que las direcciones Ethernet y las direcciones IP son dos números distintos y que no guardan ninguna relación. Así, cuando pretendemos dirigirnos a un host a través de su dirección de Internet se necesita convertir ésta a la correspondiente dirección Ethernet.
ARP es el protocolo encargado de realizar las conversiones de dirección correspondientes a cada host. Para ello cada sistema cuenta con una tabla con la dirección IP y la dirección Ethernet de algunos de los otros sistemas de la misma red. Sin embargo, también puede ocurrir que el ordenador de destino no se encuentre en la tabla de direcciones, teniendo entonces que obtenerla por otros medios.
Con la finalidad de obtener una dirección Ethernet destino que no se encuentra en la tabla de conversiones se utiliza el mensaje ARP de petición. Este mensaje es enviado como broadcast, es decir, que estará disponible para que el resto de los sistemas de la red lo examinen, y el cual contiene una solicitud de la dirección final de un sistema a partir de su dirección IP. Cuando el ordenador con el que se quiere comunicar analiza este mensaje comprueba que la dirección IP corresponde a la suya y envía de regreso el mensaje ARP de respuesta, el cual contendrá la dirección Ethernet que se estaba buscando. El ordenador que solicitó la información recibirá entonces el mensaje de respuesta y añadirá la dirección a su propia tabla de conversiones para futuras referencias.
El mensaje de petición ARP contiene las direcciones IP y Ethernet del host que solicita la información, además de la dirección IP del host de destino. Estos mensajes son aprovechados en algunas ocasiones también por otros sistemas de la red para actualizar sus tablas, ya que el mensaje es enviado en forma de broadcast. El ordenador de destino, una vez que ha completado el mensaje inicial con su propia dirección Ethernet, envía la respuesta directamente al host que solicitó la información.
Routing.
Ya se ha expuesto anteriormente la forma en que los datagramas pasan de un ordenador de la red a otro mediante el protocolo IP, sin embargo en esta sección se comenta con más detalle el proceso que permite que la información llegue hasta su destino final. Esto se conoce con el nombre de routing.
Para los ejemplos que aparecen a continuación se va a suponer que todas las redes locales en las que se implementan los protocolos de Internet TCP/IP pertenecen a la tecnología Ethernet, aunque las redes utilizadas en la práctica pueden ser de muy diversos tipos. También se supondrá que se está utilizando el protocolo IP versión 4, con direcciones de 32 bit.
Las tareas de routing son implementadas por el protocolo IP sin que los protocolos de un nivel superior tales como TCP o UDP tengan constancia de ello. Cuando se quiere enviar información por Internet a un ordenador, el protocolo IP comprueba si el ordenador de destino se encuentra en la misma red local que el ordenador origen. Si es así, se enviará el correspondiente datagrama de forma directa: la cabecera IP contendrá el valor de la dirección Internet del ordenador destino, y la cabecera Ethernet contendrá el valor de la dirección de la red Ethernet que corresponde a este mismo ordenador.
Cuando se pretende enviar información a un ordenador remoto que está situado en una red local diferente al ordenador de origen, el proceso resulta más complicado. Esto se conoce como routing indirecto, y es el caso que se presenta más frecuentemente cuando se envía información en Internet. La figura 1 muestra un ejemplo en el que dos redes locales que utilizan la tecnología de Internet se enlazan para intercambiar información, creando una red lógica de mayor tamaño gracias a la funcionalidad del protocolo IP.
En Internet existen un elevado número de redes independientes conectadas entre sí mediante el uso de los routers. Un ordenador puede actuar como un router si se conecta a varias redes al mismo tiempo, disponiendo por lo tanto de más de una interfaz de red así como de varias direcciones IP y Ethernet (tantas como redes a las que se encuentre conectado). El router, por supuesto, puede enviar y recibir información de los hosts de todas las redes a las que está conectado, y siempre será de forma directa. Continuando con el ejemplo anterior, el host A puede comunicarse de forma directa con el host B, así como los hosts A y B pueden enviar o recibir información del router. En ambos casos se trata de routing directo, pues el ordenador que actúa como router está conectado a la red 'alfa' de la misma manera que los ordenadores A y B, teniendo una dirección IP propia asignada que lo identifica dentro de esta misma red. La situación es la misma para la red 'omega' donde el router es identificado a través de una segunda dirección IP que corresponde con esta red.
Si sólo fuésemos a enviar información de manera directa dentro de una misma red no sería necesario el uso del protocolo TCP/IP, siendo el mismo especialmente indicado cuando se desea una comunicación con otras redes. En este caso los datagramas tendrán que ser encaminados a través del router para llegar a su destino. La forma de hacer esto es a través del protocolo IP, el cual decide si la información puede enviarse directamente o si por el contrario debe utilizarse el método indirecto a través de un router. Tomamos de nuevo el ejemplo de la figura 1: Suponemos que el host B de la red 'alfa' necesita comunicarse con el host X situado en la red 'omega'. Una vez que se ha determinado que el destino no se encuentra en la misma red, envía el datagrama IP hacia el router correspondiente. Como este router y el ordenador que envía la información se encuentran conectados a la misma red, se trata por tanto de routing directo, ya comentado anteriormente, y por consiguiente sólo será necesario determinar la dirección Ethernet del router mediante empleo del protocolo ARP. El paquete enviado incluirá la dirección del router como dirección Ethernet de destino, pero sin embargo, la dirección de destino IP corresponderá al ordenador final al que va dirigido el paquete, el host X en el ejemplo. El router recibe el paquete y a través del protocolo IP comprueba que la dirección de Internet de destino no corresponde con ninguna de las asignadas como suyas, procediendo entonces a determinar la localización de la 'omega', en la que se entrega el paquete al ordenador de destino.
Hasta este punto se ha supuesto que sólo existe un único router, pero es bastante probable que una red con conexión a Internet posea múltiples enlaces con otras redes, y por lo tanto más de un router. Entonces... ¿cómo determina el protocolo IP el sistema correcto al que debe dirigirse? Para resolver este problema cada ordenador utiliza una tabla donde se relaciona cada una de las redes existentes con el router que debe usarse para tener acceso. Debe tenerse en cuenta que los routers indicados en estas tablas pueden no estar conectados directamente a las redes con las que están relacionados, sino que lo que se indica es el mejor camino para acceder a cada una de ellas. Por esta razón, cuando un router recibe un paquete que debe ser encaminado, busca en su propia tabla de redes la entrada correspondiente a la red para, una vez encontrada, entregarlo al ordenador de destino. Es importante notar que en el caso de que el router no tenga conexión directa a la misma red que el ordenador de destino, la búsqueda en su tabla de redes dará como resultado la dirección de un nuevo router al que dirigir el paquete, y así continuará el proceso sucesivamente hasta encontrar el destino final.
La figura 2 muestra la estructura de los protocolos para cada ordenador de Internet que se encuentre conectado a una red Ethernet. Para un ordenador con más de un interfaz de red en el esquema aparecerían todas las Ethernet con sus correspondientes protocolos ARP, pero en cualquier caso sería un único protocolo IP el que se utilice, aunque éste disponga de varias direcciones asignadas.
A causa de la extensión de Internet, es normal que un paquete atraviese numerosas redes (pueden ser decenas) hasta llegar a su destino. La ruta que tiene que recorrer un paquete en su viaje a través de la red no está determinada inicialmente, sino que es el resultado de la consulta en las tablas de direcciones individuales de los ordenadores intermedios.
Ya se ha mencionado anteriormente que todos los host de Internet necesitan disponer de una tabla de routing con la información de otras redes, pero esto supondría algunos inconvenientes adicionales (como el tamaño y la necesidad de mantenimiento). Con la finalidad de reducir los inconvenientes se utilizan los routers (o gateways) por defecto. De esta manera cuando un host no posee información del camino correcto para un determinado paquete, éste es enviado al router que tiene asignado por defecto. Si este router es el único del que dispone la red no habrá ningún inconveniente y el paquete continuará su camino. Sin embargo, cuando existen varios routers para la misma red puede ocurrir que el utilizado por defecto no sea el más apropiado para el paquete que se quiere enviar, por lo que se necesita algún procedimiento para notificar el error al host que envió el paquete. El protocolo ICMP es el utilizado para enviar estos mensajes de notificación que informan al host de la ruta correcta, y que en muchos casos éste utiliza para actualizar su propia tabla de routing y que los próximos paquetes con el mismo destino sean dirigidos de forma correcta.
La creación y mantenimiento de la tabla de redes para routing es un proceso complejo que debe ser realizado por el administrador de la red. Aquí hay que tener en cuenta que la enorme extensión de Internet supone una gran dificultad para conseguir que sean correctas todas las entradas de la tabla, además de que esta tabla puede llegar a tener un tamaño considerable. La utilización de routers por defecto mejora la situación al permitir que sean estos los que guarden el registro de la red sin que los ordenadores individuales tengan que ocuparse en ello, pero estos routers sí que deberían tener una tabla completa. Para facilitar el mantenimiento de la tabla existen algunos protocolos para routing que permiten que un router o gateway cualquiera pueda encontrar por sí mismo la localización de otros routers o gateways y guardar la información acerca del mejor camino para acceder a cada red.
Lógicamente el proceso real de routing sobre Internet suele ser mucho más complejo que el expuesto aquí, principalmente por el uso de redes y tecnologías muy distintas e incompatibles. Esto obliga a que se realicen conversiones en el formato de los paquetes para que puedan pasar a través de medios diferentes, pero en cualquier caso el protocolo IP proporciona una transmisión transparente para los protocolos de nivel superior y las aplicaciones de red.
4. IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers: importante asociación de técnicos y profesionales, con sede en los Estados Unidos. Fue fundada en 1884 y en 1998 tenía aproximadamente 320.000 miembros en 147 países. Favorece la investigación en campos diversos, como la tecnología aeroespacial, la computación, las comunicaciones y la tecnología biomédica. Promueve la estandarización de normas.
5. Las redes locales Ethernet son posiblemente la tecnología que domina en Internet. Este tipo de redes fue desarrollado por Xerox durante los años 70, y entre sus características podemos destacar su alto nivel de rendimiento, la utilización de cable coaxial para la transmisión, una velocidad de 10Mbit/seg. y CSMA/CD como técnica de acceso.
La técnica de acceso CSMA/CD (Carrier Sense and Multiple Access with Collition Detection) permite a que todos los dispositivos puedan comunicarse en el mismo medio, aunque sólo puede existir un único emisor en cada instante. De esta manera todos los sistemas pueden ser receptores de forma simultánea, pero la información tiene que ser transmitida por turnos. Si varios dispositivos intentan transmitir en el mismo instante la colisión es detectada, de forma que cada uno de ellos volverá a intentar la transmisión transcurrido un pequeño intervalo de tiempo aleatorio.
6. En general, el termino HUB se utiliza para describir a un dispositivo de red que sirve como centro de una red de topología estrella ,aunque los HUBs también son dispositivos de hardwere que contiene varios módulos independientes, pero conectados de equipos de red. En ethernet donde los HUBs actuan como repetidores multipuerto, a menudo se los denomina con entradores. En todos los casos, los HUBs se utilizan para dividir los medios de red o para brindar múltiples conexiones.