El modelo TCP/IP
TCP/IP es la sigla de Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Es, en sentido estricto, un conjunto o pila de protocolos de comunicación de red que permite un intercambio de datos fiable entre equipos, y constituye el modelo de referencia de protocolos de red más utilizado en la actualidad: es el protocolo estándar que se emplea a nivel mundial para conectarse a Internet y a los servidores web.
El modelo se conoce también como modelo DoD (Department of Defense), porque nació de los trabajos de ARPANET financiados por el Departamento de Defensa de EE. UU. La especificación de referencia para hosts es la RFC 1122 del IETF, que fija sus cuatro niveles.
Las cuatro capas del modelo TCP/IP
El modelo TCP/IP está compuesto por cuatro capas, ordenadas de arriba (más cercana al usuario) a abajo (más cercana al medio físico):
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APLICACIÓN
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TRANSPORTE
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INTERNET (o de red)
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ACCESO AL MEDIO (o de enlace / acceso a la red)
Cada capa presta servicio a la contigua: en el modelo TCP/IP las capas se comunican con su capa superior y con su capa inferior, encapsulando y desencapsulando los datos a medida que suben o bajan por la pila.
Capa de aplicación
Es la capa superior. Suministra las aplicaciones de red —como Telnet, FTP o SMTP, además de DNS, SNMP o HTTP— que se comunican con las capas inferiores apoyándose en los protocolos de transporte TCP o UDP. Aquí residen tanto los protocolos de usuario como los de soporte que dan servicio directo a los procesos del usuario.
Capa de transporte
Proporciona la comunicación extremo a extremo entre procesos. Sus dos protocolos son TCP (orientado a conexión y fiable, con control de flujo y de errores) y UDP (sin conexión, ligero, basado en datagramas). Es la que aporta al conjunto la fiabilidad en el intercambio de datos cuando se usa TCP.
Capa de Internet (capa de red)
Es la capa que administra las direcciones IP. Su función definitoria es encargarse de enrutar los paquetes de datos a través de la red, permitiendo la comunicación entre dispositivos que se encuentran en redes diferentes. Dicho de otro modo, la capa de Internet permite la interconexión y el funcionamiento interno de diferentes redes IP. El protocolo principal es IP, acompañado de ICMP (mensajes de control y error) e IGMP (gestión de grupos). Realiza también el direccionamiento y la fragmentación/reensamblado de los datagramas.
Capa de acceso al medio (enlace)
Es la capa inferior, que interactúa directamente con el hardware de red. En ella se tienen en cuenta los hosts accesibles en la red local. Puede implementarse sobre cualquier tecnología de la capa de enlace —Ethernet, IEEE 802, Wi-Fi, PPP, etc.— de ahí su enorme portabilidad. En esta capa, a través del controlador de dispositivo (driver) de la tarjeta de red, se controlan la transmisión y la recepción de paquetes en el enlace.
Comparación con el modelo OSI de ISO
El modelo OSI (Open Systems Interconnection), normalizado por ISO en la norma ISO/IEC 7498-1 (equivalente a la Recomendación ITU-T X.200), define siete capas: física, enlace de datos, red, transporte, sesión, presentación y aplicación. El modelo TCP/IP, en cambio, tiene cuatro capas (modelo DoD).
La relación histórica entre ambos es clave: el modelo OSI surgió como un diseño teórico de una red y de sus necesidades, mientras que el modelo TCP/IP se basó en adaptar los protocolos ya operativos a ese marco teórico. Por eso se dice que TCP/IP es un modelo de referencia práctico y OSI es un modelo teórico.
La diferencia estructural más citada es que el modelo TCP/IP no incluye las capas de presentación y de sesión que sí tiene el modelo OSI. En la correspondencia entre ambos, la capa de aplicación del modelo TCP/IP agrupa las tres capas superiores del OSI: la quinta (sesión), la sexta (presentación) y la séptima (aplicación). Comparado con el modelo DoD, el modelo OSI tiene siete capas mientras que el modelo DoD solo tiene cuatro.
| Nº capa OSI | Capa OSI | Capa TCP/IP |
|---|---|---|
| 7 | Aplicación | Aplicación |
| 6 | Presentación | Aplicación |
| 5 | Sesión | Aplicación |
| 4 | Transporte | Transporte |
| 3 | Red | Internet |
| 2 | Enlace de datos | Acceso al medio |
| 1 | Física | Acceso al medio |
Ventajas y desventajas del modelo TCP/IP
Ventajas:
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Es capaz de trabajar sobre una extensa gama de hardware y soporta muchos sistemas operativos, gracias a su independencia de la tecnología de enlace subyacente.
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Es adecuado tanto para grandes y medianas redes como para redes empresariales o domésticas.
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Estandarización mundial: al ser el protocolo estándar de Internet, garantiza la interoperabilidad entre fabricantes y plataformas.
Desventajas:
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No distingue bien entre interfaces, protocolos y servicios, lo cual afecta al desarrollo de nuevas tecnologías basadas en TCP/IP.
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Puede ser más lento en redes con mayor volumen de tráfico que necesiten gran cantidad de enrutamiento, por la sobrecarga de procesamiento asociada.
En conjunto, el modelo TCP/IP se impuso como estándar de facto por su enfoque pragmático: nació de protocolos que ya funcionaban, es sencillo (cuatro capas) y extraordinariamente portable, frente al modelo OSI, más completo y didáctico pero fundamentalmente teórico.
Fuentes
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IETF, RFC 1122, Requirements for Internet Hosts — Communication Layers (capas Aplicación, Transporte, Internet y Enlace del conjunto TCP/IP): https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1122
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ISO/IEC 7498-1:1994, Information technology — Open Systems Interconnection — Basic Reference Model (las siete capas del modelo OSI): https://www.iso.org/standard/20269.html
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ITU-T Recommendation X.200 (equivalente a ISO/IEC 7498-1): https://www.itu.int/rec/T-REC-X.200/en
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IETF, RFC 1123, Requirements for Internet Hosts — Application and Support: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc1123