Fundamentos de Redes: Estructura Detallada de la Cabecera IP y Modelos de Conmutación

Estructura y Campos Esenciales de la Cabecera IP

A continuación, se explica cada uno de los campos presentes en la cabecera del Protocolo de Internet (IP):

Versión

Indica la versión de la cabecera. Toma el valor 4 en IPv4 y 6 en IPv6.

Longitud de la Cabecera (IHL)

Tamaño de la cabecera, expresado en palabras de 32 bits.

Differentiated Services (DS)

Campo empleado para marcar el tipo de tráfico. Se utiliza en mecanismos de Calidad de Servicio (QoS) para priorizar determinado tipo de tráfico sobre el resto.

Longitud Total

Tamaño total del paquete (en bytes). Este valor considera tanto el tamaño de la cabecera como el de los datos (payload).

Identificación

Campo que identifica de manera única el datagrama original.

DF (Don’t Fragment)

Bit de control. Cuando está a 1, evita que un router fragmente el paquete. Si la fragmentación es necesaria, el paquete es descartado.

MF (More Fragments)

Bit de control. Cuando está a 1, indica que el datagrama actual es un fragmento y que hay más fragmentos pendientes.

Desplazamiento de Fragmento (Fragment Offset)

Indica el desplazamiento (offset) desde el comienzo del datagrama original en el que comienza el fragmento actual. Se mide en bloques de 8 bytes.

Time To Live (TTL)

Contador que se decrementa en una unidad cada vez que el paquete pasa por un router. Cuando la cuenta alcanza 0, el router correspondiente descarta el paquete y envía un mensaje ICMP (Destination Unreachable) al emisor. La función principal de este campo es evitar que un paquete viaje de forma indefinida a través de la red.

Protocolo

Campo que indica el protocolo de la información contenida en el campo de datos (payload) del paquete IP. Ejemplos comunes incluyen TCP, UDP, GRE, IP sobre IP, ICMP, IGMP, entre otros.

Checksum de Cabecera

Campo empleado para verificar la integridad de la cabecera IP. El emisor codifica en el campo Checksum el valor necesario para que la suma de todos los bytes de la cabecera sea FFFF. El receptor suma todos los bytes de la cabecera, y si la suma es diferente de FFFF, descarta el paquete.

Dirección Origen

Dirección IPv4 del emisor del paquete.

Dirección Destino

Dirección IPv4 del destinatario del paquete.

Opciones

Campo de tamaño variable, entre 0 y 10 palabras (1 palabra = 4 octetos = 32 bits). Permite añadir funcionalidades experimentales o de depuración.

Modelos de Comunicación en Redes

Conmutación de Circuitos

En la comunicación basada en conmutación de circuitos, antes de iniciar la transmisión, se establece un camino (circuito) físico o lógico entre el emisor y el receptor. Dicho camino estará disponible de forma exclusiva para el emisor y el receptor durante todo el tiempo que dure la comunicación. Una vez concluida la comunicación, se libera el circuito para que pueda ser utilizado por otros usuarios.

• Características clave: Dedicación exclusiva del recurso, ancho de banda garantizado.
• Ejemplo: La red de telefonía tradicional (PSTN).

Conmutación de Paquetes

En la comunicación basada en conmutación de paquetes, el emisor divide el mensaje a transmitir en unidades más pequeñas denominadas paquetes, y los envía todos al destinatario. Cada paquete contiene la información de direccionamiento necesaria para llegar al destino a través de la red.

El camino que seguirá cada paquete a través de la red es independiente del que seguirán el resto de paquetes, ya que depende del estado de la red en cada momento (enrutamiento dinámico). No existe ningún mecanismo intrínseco que garantice que los paquetes llegarán al destinatario, ni que llegarán de forma ordenada, siendo responsabilidad de los protocolos de capa superior (como TCP) gestionar la reordenación y la fiabilidad.

• Características clave: Uso compartido de recursos, eficiencia en el uso del ancho de banda, rutas dinámicas.
• Ejemplo: El intercambio de datos a través de Internet.