IP: Internet Protocol

De Departamento de Informatica
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Protocolo IP

El protocolo IP es parte de la capa de Internet (Network Layer) del conjunto de protocolos TCP/IP. Es uno de los protocolos de Internet más importantes, ya que permite el desarrollo y transporte de datagramas de IP (paquetes de datos), aunque sin garantizar su "entrega". En realidad, el protocolo IP procesa datagramas de IP de manera independiente al definir su representación, ruta y envío.

El protocolo IP determina el destinatario del mensaje mediante 3 campos:

  • el campo de dirección IP: Dirección del equipo;
  • el campo de máscara de subred: una máscara de subred le permite al protocolo IP establecer la parte de la dirección IP que se relaciona con la red;
  • el campo de pasarela predeterminada: le permite al protocolo de Internet saber a qué equipo enviar un datagrama, si el equipo de destino no se encuentra en la red de área local.

Datagramas

Datagrama (Datagram) es el nombre que reciben los paquetes de datos reciben en la capa de red (Network Layer). Los datagramas son datos encapsulados, los cuales tienen un encabezado con información sobre su transporte (similar a como el sobre de una carta contiene información del remitente y destinatario).

Los routers analizan y modifican (eventualmente) los datos de un datagrama, de tal manera que puedan circular por internet.

La estructura de un datagrama es como sigue:

Datagrama.png


Donde los campos corresponden con:

  • Versión: (4 bits). Versión usada del protocolo IP. Este campo está codificado con 4 bits. Actualmente se usa la versión 4 IPv4, se está pensando en cambiar a la versión 6, que contará con un mayor número de direcciones IP.
  • Longitud del Encabezado: (4 bits). Corresponde a la cantidad de palabras de 32 bits que componen el encabezado. Este campo está codificado con 4 bits. También se le conoce como IHL por Internet Header Length. El mínimo de palabras que componen el encabezado de un datagrama es de 5.
  • Tipo de Servicio: (8 bits). Este campo indica la forma en que se debe procesar el datagrama.
  • Longitud Total: (16 bits). Indica el tamaño del datagrama en bytes. Como este campo es de 2 Bytes, el tamaño total del datagrama tiene que ser, a lo más, 65536 bytes. Si se utiliza junto con el tamaño del encabezado, este campo puede usarse para localizar los datos dentro del datagrama.
  • Indetificación, Indicadores y Marco de Fragmento: Estos campos permiten la fragmentación del datagrama (ver más abajo).
  • Tiempo de Vida (TTL): (8 bits) Este campo determina el número de routers por los que el datagrama puede pasar antes de ser destruido. Este campo disminuye en uno por cada router por el que el datagrama atraviesa, al llegar a 0, como se dijo anteriormente, el datagrama es destruido. Esta medida se toma para evitar que la red se llene de datagramas perdido.
  • Protocolo: (8 bits) Indica de qué protocolo proviene el datagrama. El campo está en notación decimal. Los códigos para los protocolos son los siguientes:
    • ICMP: 1
    • IGMP: 2
    • TCP: 6
    • UDP: 17
  • Suma de Comprobación del Encabezado: (16 bits). Este campo contiene un valor codificado en 16 bits que permite controlar la integridad del encabezado para establecer si se ha modificado durante la transmisión. La suma de comprobación es la suma de todas las palabras de 16 bits del encabezado (se excluye el campo suma de comprobación). Esto se realiza de tal modo que cuando se suman los campos de encabezado (suma de comprobación inclusive), se obtenga un número con todos los bits en 1. Esencialmente, un checksum.
  • Dirección IP de origen: (32 bits). Dirección del equipo remitente del datagrama. Permite al receptor responder al mensaje.
  • Dirección IP de destino: (32 bits). Dirección del equipo destinatario del datagrama.

Fragmentación de datagramas de IP

El tamaño máximo de un datagrama es de 65536 bytes. Sin embargo, este valor nunca es alcanzado porque las redes no tienen la capacidad para enviar paquetes tan grandes. Además, las redes en Internet utilizan diferentes tecnologías por lo que el tamaño máximo de un datagrama varía según el tipo de red. El MTU es el tamaño máximo de una trama(Unidad de transmisión máxima). El datagrama se fragmentará si es más grande que la MTU de la red.

Tiporedmtu.png

La fragmentación del datagrama se lleva a cabo a nivel de router, durante la transición de una red con una MTU grande a una red con una MTU más pequeña. Si el datagrama es demasiado grande para pasar por la red, el router lo fragmentará, lo dividirá en fragmentos más pequeños que la MTU de la red, de manera tal que el tamaño del fragmento sea un múltiplo de 8 bytes. El router enviará estos fragmentos de manera independiente y los volverá a encapsular, agregando un encabezado a cada fragmento, para tener en cuenta el nuevo tamaño del fragmento. Además, el router agrega información para que el equipo receptor pueda rearmar los fragmentos en el orden correcto. Sin embargo, los fragmentos no necesariamente llegaran en el orden correcto, ya que se enrutan de manera independiente.

La fragmentación de cada datagrama tiene varios campos que permiten su rearmado:

  • Campo Margen del fragmento:(13 bits). Campo que brinda la posición del comienzo del fragmento en el datagrama inicial. La unidad de medida para este campo es 8 bytes (el primer fragmento tiene un valor cero).
  • Campo Identificación: (16 bits). Número asignado a cada fragmento para identificar y permitir el rearmado.
  • Campo Longitud total: (16 bits). Se vuelve a calcular para cada fragmento.
  • Campo Indicador: (3 bits). Cada bits define un verdadero o un falso:
    • El primer bits no se utiliza.
    • El segundo bits denominado DF (No fragmentar) indica si se permite fragmentar el datagrama o no. Si el datagrama tiene este bit en "1" y el router no puede enrutarlo sin fragmentarlo, el datagrama se rechaza con un mensaje de error.
    • El tercer bits denominado MF (Más fragmentos) si el bits esta en "1" indica si el datagrama es un fragmento de un grupo mayor de datos. Si el bits se encuentra en "0", indica que el fragmento es el último, el router ya debería contar con todos los fragmentos anteriores, o que el datagrama no se ha fragmentado.

Enrutamiento IP

El enrutamiento IP es una parte integral de la capa de Internet (Network Layer)del conjunto TCP/IP. El enrutamiento consiste en asegurar el enrutamiento de un datagrama de IP a través de la red por la ruta más corta. Esta función la llevan a cabo los routers, es decir, equipos que conectan a lo menos dos redes.

Fuentes

http://www.ietf.org/rfc/rfc791.txt http://es.kioskea.net/contents/internet/protip.php3 http://maite29.upc.es/labt2/practiques/html/esp/practica3/c_ip003.html

PPT "Chapter4_5th" usada por profesor Raul Cañas en el ramo ILI-256 1 semestre 2012 en la USM casa central

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