Uso del protocolo TCP/IP para redes móviles

Publicado el 14 septiembre, 2022 por Rodrigo Ricardo

Introducción al conjunto de protocolos TCP/IP

TCP (Protocolo de control de transmisión) e IP (Protocolo de Internet) son dos protocolos de red diferentes, pero en su mayoría se usan juntos. TCP/IP se convirtió en la terminología estándar para referirse a este conjunto de protocolos que se inventó antes de que surgieran las comunicaciones inalámbricas y se usó principalmente para las comunicaciones de red por cable donde TCP transfiere datos a través de una red IP. TCP es un protocolo orientado a la conexión que establece conexiones virtuales entre los dispositivos de red mediante mensajes de solicitud y respuesta a través de la red física.

  • TCP divide el archivo o el mensaje en paquetes, los transmite a través de Internet y los vuelve a ensamblar en el destino.
  • IP proporciona el direccionamiento de los paquetes para entregarlos a su destino correcto.

Capas del conjunto de protocolos TCP/IP

Hay cuatro capas del conjunto de protocolos TCP/IP:

  • Capa de enlace de datos: consiste en protocolos y métodos que operan en enlaces que conectan hosts o nodos en una red. Los protocolos comunes de esta capa son ARP (Address Resolution Protocol) y Ethernet.
  • Capa de Internet (red): conecta varias redes independientes para transportar paquetes de datos a través de varios límites de red. Los protocolos importantes de la capa de Internet son ICMP e IP.
  • Capa de Transporte: Es responsable de la comunicación entre los sistemas informáticos. Esta capa maneja la confiabilidad, la multiplexación y el control de flujo. Los protocolos de esta capa son UDP (Protocolo de datagramas de usuario) y TCP.
  • Capa de aplicación: maneja los intercambios de datos entre varias aplicaciones. Los protocolos importantes de esta capa son FTP, HTTP, POP (Protocolo de oficina de correos) y SMTP (Protocolo simple de transferencia de correo).

TCP/IP en comunicaciones inalámbricas: requisitos adicionales y soluciones

La comunicación inalámbrica proporciona servicios a los usuarios móviles, permitiéndoles acceder a datos e información independientemente de dónde se encuentren. Los nodos móviles cambian con frecuencia y existen muchos problemas asociados con el diseño del conjunto original de protocolos TCP/IP para la comunicación a través de este medio inalámbrico.

Hay tres problemas principales asociados con TCP/IP para la comunicación inalámbrica:

1. Movilidad de direcciones: ineficiencia del protocolo de capa de red

El protocolo de capa de red IP en el conjunto de protocolos TCP/IP fue diseñado principalmente para nodos fijos de redes cableadas. IP hace direccionamiento jerárquico utilizando una dirección IP única de 32 bits identificada globalmente que tiene dos partes: identificadores de red y de host. Este esquema de direccionamiento IP utiliza solo la parte de ID de red para identificar cada subred. Este tipo de esquema de direccionamiento no funciona para las redes móviles, ya que los hosts móviles continúan moviéndose de una subred a otra y los paquetes dirigidos a un host móvil en particular pueden entregarse a la subred anterior.

Solución

Mobile IP es el protocolo de red de IETF (Internet Engineering Task Force) que mantiene una dirección IP permanente a medida que los nodos móviles (computadoras portátiles, teléfonos móviles, etc.) se mueven dinámicamente de una red o subred a otra. Este protocolo maneja una transferencia eficiente de información desde y hacia dispositivos móviles incluso cuando los dispositivos cambian de ubicación.

2. Diseño y funcionalidad ineficientes de los protocolos de la capa de transporte

La capa de transporte de TCP/IP es crucial para la transmisión de datos, ya que configura y mantiene la conectividad de extremo a extremo, el control de congestión en la red, el control de flujo y es responsable de la entrega confiable de paquetes. TCP es el protocolo de capa de transporte dominante para comunicaciones por cable y, en ocasiones, UDP, un protocolo poco confiable y sin conexión, se usa para aplicaciones por cable.

Las aplicaciones inalámbricas necesitan un funcionamiento eficiente de estos protocolos de la capa de transporte, ya que por lo general no son fiables debido a las características que dependen del entorno y del tiempo. El TCP tradicional del conjunto de protocolos TCP/IP utiliza mecanismos de control de congestión para manejar la congestión de la red. Si se produce alguna pérdida de paquetes de datos en la red, se supone que la pérdida se debe a la congestión y, por lo tanto, reduce el tamaño de la ventana de congestión a la mitad. Por cada pérdida de paquetes, el tamaño de la ventana se reduce y el rendimiento de TCP se degrada en los enlaces inalámbricos. Incluso si las pérdidas de paquetes se deben a colisiones o errores de enlace, TCP siempre invoca un algoritmo de control de congestión.

Solución

Identificar la causa real de la pérdida de paquetes es esencial en las redes inalámbricas, ya que a menudo son propensas a la pérdida de paquetes. El TCP tradicional se mejora en las redes inalámbricas mediante las siguientes soluciones:

  • TCP indirecto (ITCP)
  • TCP móvil
  • Espionaje de TCP

3. Ineficiencia de los protocolos de la capa de aplicación

Los protocolos tradicionales de la capa de aplicación en el conjunto de protocolos TCP/IP como TELNET, FTP, HTTP, SMTP y los lenguajes de marcado como HTML (Lenguaje de marcado de hipertexto) se diseñaron principalmente para redes cableadas. La mayoría de estos protocolos son menos eficientes cuando se trata de comunicaciones inalámbricas. Los principales problemas que impiden que HTTP sea efectivo en los enlaces inalámbricos son su operación sin estado, la información redundante en las solicitudes HTTP, la codificación de caracteres que crea una sobrecarga adicional y el establecimiento de una nueva conexión TCP para cada solicitud de transacción.

Solución

Los dispositivos móviles de mano tienen capacidades limitadas y son difíciles de manejar con altas funcionalidades computacionales y de ancho de banda causadas por protocolos de capa de aplicación de alto nivel. WAP (Protocolo de aplicación inalámbrica) es un protocolo de capa de aplicación inalámbrica que optimiza el HTTP tradicional y otros aspectos importantes de la capa de aplicación. El lenguaje de marcado compatible con WAP es WML (Lenguaje de marcado inalámbrico), que es similar a HTML pero es un lenguaje de marcado para redes móviles.

Resumen de la lección

El conjunto de protocolos TCP/IP se diseñó principalmente para redes cableadas, pero los enlaces inalámbricos requieren requisitos adicionales. Los protocolos TCP/IP tradicionales enfrentan tres problemas principales: Movilidad de direcciones: ineficiencia del protocolo de la capa de red, diseño y funcionalidad ineficientes de los protocolos de la capa de aplicación, y diseño y funcionalidad ineficientes de los protocolos de la capa de transporte. La solución para la movilidad de direcciones se realiza a través de un protocolo de capa de red móvil, Mobile IP. Los protocolos de capa de transporte para redes móviles, Indirect TCP , Snooping TCP y Mobile TCP superan la ineficiencia del TCP tradicional. WAP se utiliza en redes móviles en lugar del protocolo de capa de aplicación tradicional, HTTP.

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