Protocolo IP: Estructura, Funcionamiento y Campos Esenciales del Datagrama

Protocolo IP: Fundamentos y Definición

El Protocolo IP (Internet Protocol) es el protocolo base para la transferencia de datos en Internet y, por extensión, en la mayoría de las redes actuales. Sobre él se construye el resto de protocolos y está definido oficialmente en el documento RFC 791.

Características Clave y Funcionalidades

• IP es un protocolo sin conexión (o no orientado a conexión). La gestión de seguridad y fiabilidad recae en protocolos de capas superiores (como TCP).
• Opera en el Nivel de Interred (similar al Nivel de Red OSI) y trabaja mediante paquetes o datagramas IP.
• Define el formato del paquete IP y el significado de sus campos.
• Su objetivo principal es encaminar los paquetes a través de distintas redes interconectadas, formando una red global.
• Gestiona la fragmentación: Si los paquetes cambian de red y el nuevo medio no soporta el tamaño actual, pueden ser fragmentados. La reagrupación y ordenación posterior es delegada a otro protocolo.
• Define un sistema de direcciones únicas para cada dispositivo conectado a la red.

Estructura del Datagrama IP: Campos de la Cabecera

El datagrama IP se compone de una cabecera y los datos. A continuación, se detallan los campos principales de la cabecera IP:

Versión

Indica la versión del protocolo IP utilizada (actualmente 4, IPv4; en un futuro próximo, 6, IPv6).

IHL (Internet Header Length)

Longitud de la cabecera en palabras de 4 bytes (mínimo = 5 palabras).

Tipo de Servicio (ToS)

Permite indicar distintas combinaciones de fiabilidad y velocidad según el servicio. Por ejemplo, en la transmisión de voz se prioriza la velocidad, mientras que en la transferencia de ficheros la ausencia de errores es la máxima prioridad.

Longitud del Paquete

Longitud total del paquete o datagrama en bytes (máximo 65.535 bytes).

Identificación

Número de secuencia del datagrama. Es un identificador único creado por el emisor para numerar las partes de un mensaje a enviar. Si un mensaje del nivel de aplicación es muy grande (ej. un fichero), se dividirá en paquetes de hasta 64 Kbytes. Este campo permite reordenarlos en el receptor.

Banderas de Fragmentación

A medida que un datagrama atraviesa distintas redes, puede ser necesario dividirlo en piezas más pequeñas (fragmentos) si el medio no puede transmitirlo como un único paquete. Estas banderas controlan el proceso:

• DF (Don't Fragment): Si DF = 1, indica a la red que el datagrama IP no debe ser fragmentado.
• MF (More Fragments): Si MF = 1, indica que existen más fragmentos de este datagrama, con excepción del último fragmento.

Desplazamiento del Fragmento

Campo de 13 bits que indica el número de secuencia (de 0 a 8.191, total 8.192) del fragmento dentro del mismo datagrama. Es esencial para poder reconstruirlo después, ya que el campo Identificación será el mismo para todos los fragmentos.

Tiempo de Vida (TTL)

Es un contador de saltos (hops), que contiene un número entre 0 y 255. Cada vez que pasa por un enrutador se decrementa. Cuando llega a 0, el paquete se descarta y se envía un aviso al emisor inicial. El objetivo es evitar que los paquetes circulen indefinidamente por las redes.

Protocolo

Indica el protocolo de nivel de transporte que ha generado el datagrama (ej. TCP, UDP).

CRC de la Cabecera (Checksum)

Suma de comprobación de errores, aplicada solamente a la cabecera.

Dirección de Origen y Destino

Campos de 32 bits con las direcciones IP del host fuente (emisor inicial) y del destinatario final.

Opciones

Campo de relleno utilizado para asegurar que la cabecera sea múltiplo de 4 bytes y para versiones futuras del protocolo IP.