Capitulo 5

5.1.1 Capa de Red: Comunicación de Host a Host

Para transmitir datos de extremo a extremo la capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:

ü  Direccionamiento: Se agrega dirección única al dispositivo y se lo denomina host.

ü  Encapsulación: Durante el proceso de encapsulación agrega un encabezado. El encabezado de la Capa 3 también contiene la dirección del host de origen y la dirección de destino.

ü  Enrutamiento: Dirigir los paquetes a su host de destino.

ü  Des encapsulación: Si la dirección es correcta, el paquete es des encapsulado por la capa de red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la capa de Transporte.

Protocolos de la capa de red

ü  Protocolo de Internet versión 4 (IPv4)

ü  Protocolo de Internet versión 6 (IPv6)

ü  Intercambio Novell de paquetes de Internetwork (IPX)

ü  AppleTalk

ü  Servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet)

5.1.2 Protocolo IPv4: Ejemplo de Protocolo de la Capa de Red

La versión de 4 de IP es la versión más utilizada, es el único protocolo que se utiliza para transportar datos en internet. IPv6 es otro protocolo que opera junto a IPv4, la estructura y el contenido del encabezado están especificados en estos protocolos. Las características de cada protocolo son diferentes.

Características básicas de IPv4:

ü  Sin conexión: No establece conexión antes de enviar los paquetes de datos.

ü  Máximo esfuerzo (no confiable): No se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes.

ü  Medios independientes: Operan independientemente del medio que lleva los datos.

5.1.3 Protocolo IPv4: Sin Conexión

Los protocolos orientados a la conexión, como TCP, requieren el intercambio del control de datos para establecer la conexión así como también los campos adicionales en el encabezado de la PDU. Como IP trabaja sin conexión, no requiere un intercambio inicial de información de control para establecer una conexión de extremo a extremo antes de que los paquetes sean enviados, ni requiere campos adicionales en el encabezado de la PDU para mantener esta conexión. Este proceso reduce en gran medida la sobrecarga del IP.

Sin embargo, la entrega del paquete sin conexión puede hacer que los paquetes lleguen a destino fuera de secuencia. Si los paquetes que no funcionan o están perdidos crean problemas para la aplicación que usa los datos, luego los servicios de las capas superiores tendrán que resolver estas cuestiones.

5.1.4 Protocolo IPv4 Mejor IntentoServicio de Mejor Intento (no confiable)

El transportar encabezados pequeños genera menor sobrecarga, esto significa menor tiempo en la entrega.

La capa 3 es la encargada de transportar los paquetes con la menor carga posible, esta capa no se encarga de ver si la comunicación es confiable de esto se encargan las capas superiores de tolerar la sobrecarga de la comunicación confiable.

Cuando se dice que IP no es confiable se refiere a que IP no tiene la capacidad de administrar ni recuperar paquetes no entregados o corruptos.

IP funciona con eficiencia en la capa de red. La capa de transporte en el conjunto TCT/IP puede elegir entre TCP o UDP según las necesidades de la comunicación, con esto se logra que IP sea más adaptable y actúe en los diferentes tipos de comunicación.

En el encabezado del paquete IP no existe: campos requeridos, acuses de recibo, control de errores, ni rastreo de paquetes, por lo tanto no existe la retransmisión de paquetes.

5.1.5 Protocolo IPv4: Independiente de los Medios

En la capa de red tampoco se encuentran las características de los medios para transportar los paquetes. IPv4 y IPv6 operan independientemente de los medios que llevan los datos a capas inferiores.

La capa de Enlace de Datos es la encargada de tomar el paquete IP y transmitirlo por el medio de comunicación, por lo tanto los paquetes IP no están limitados a un medio en particular.

La característica principal de los medios que la capa de Red considera:

El tamaño máximo de la PDU que cada medio puede transportar, denominada Unidad máxima de transmisión (MTU). La comunicación entre la capa de Enlace de Datos y la capa de Red se establecer un tamaño máximo para el paquete. La capa de Enlace de Datos pasa la MTU hacia arriba hasta la capa de Red. La capa de Red entonces determina de qué tamaño crear sus paquetes.

En algunos casos, un dispositivo intermediario, generalmente un router, necesitará separar un paquete cuando se lo envía desde un medio a otro medio con una MTU más pequeña. A este proceso se lo llama fragmentación de paquetes o fragmentación.

5.1.6 Paquete IPv4: Empaquetado de la PDU de la capa de Transporte

IPv4 encapsula o empaqueta el datagrama de la capa de transporte para que la red pueda entregarlo al host de destino. La encapsulación de IPv4 permanece en su lugar desde el host de origen hasta el host de destino.

El proceso de encapsulación por capas permite que las capas se desarrollen y escalen sin afectar a otras capas, por lo tanto los segmentos de la capa de transporte pueden ser empaquetados fácilmente por protocolos de la capa de red o por nuevos protocolos.

Los routers pueden implementar los protocolos de la capa de red, el enrutamiento realizado por estos dispositivos intermediarios solo considera el contenido del encabezado de paquetes que encapsula el segmento.

El PDU de la Capa de transporte encapsulada, permanece sin cambios durante los procesos de la capa de red.

5.1.7 Encabezado de paquete IPv4

IPv4 define muchos campos estos campos contienen valores binarios que son tomados como referencia para enviar paquetes a través de la red.

Dirección IP destino: Contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección de red de destino del paquete.

Dirección IP origen: Contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección de origen del paquete.

Tiempo de vida: (TTL) es un valor binario de 8 bits que indica el tiempo remanente de "vida" del paquete. El valor TTL disminuye al menos en uno cada vez que el paquete es procesado por un router (es decir, en cada salto). Cuando el valor se vuelve cero, el router descarta o elimina el paquete y es eliminado del flujo de datos de la red. Este mecanismo evita que los paquetes que no pueden llegar a destino sean enviados indefinidamente entre los routers en un routing loop. Disminuyendo el valor TTL en cada salto se asegura que eventualmente se vuelva cero y que se descartará el paquete con el campo TTL vencido.

Protocolo: Este valor binario de 8 bits indica el tipo de relleno de carga que el paquete traslada.

Los valores de ejemplo son: 01 ICMP, 06 TCP, y 17 UDP.

Tipo de servicio: Contiene un valor binario de 8 bits que se usa para determinar la prioridad de cada paquete. El router que procesa los paquetes puede ser configurado para decidir qué paquete es enviado primero basado en el valor del Tipo de servicio.

Desplazamiento de fragmentos: Cuando se produce una fragmentación, el paquete IPv4 utiliza el campo Desplazamiento de fragmento y el señalizador MF en el encabezado IP para reconstruir el paquete cuando llega al host destino. El campo de desplazamiento del fragmento identifica el orden en el cual ubicar el fragmento del paquete en la reconstrucción.

Señalizador de Más fragmentos: (MF) es un único bit en el campo del señalizador usado con el Desplazamiento de fragmentos para la fragmentación y reconstrucción de paquetes.

Señalizador de No Fragmentar: (DF) es un solo bit en el campo del señalizador que indica que no se permite la fragmentación del paquete.

Versión: Contiene el número IP de la versión (4).

Longitud del encabezado (IHL): Especifica el tamaño del encabezado del paquete.

Longitud del Paquete: Muestra el tamaño completo del paquete, incluyendo el encabezado y los datos, en bytes.

Identificación: Identifica únicamente fragmentos de un paquete IP original.

Checksum del encabezado: Se utiliza para controlar errores del encabezado del paquete.

Opciones: Existen medidas para campos adicionales en el encabezado IPv4 para proveer otros servicios pero éstos son rara vez utilizados.