Arquitectura TCP/IP: Direccionamiento, Nivel de Red y Estructura de Datagramas IPv4/IPv6

Fundamentos del Direccionamiento y el Nivel de Red en TCP/IP

1. Tipos de Direcciones en la Arquitectura TCP/IP

La arquitectura TCP/IP utiliza varios esquemas de direccionamiento para garantizar la correcta entrega de datos a través de diferentes capas y redes.

Direcciones Físicas (Direcciones de Enlace)

También conocidas como direcciones de enlace, son las de más bajo nivel, siendo incluidas en las tramas utilizadas por el Nivel de Enlace.

Direcciones Lógicas (Direcciones IP)

Las direcciones físicas no son adecuadas en un entorno de interconexión donde diferentes redes pueden tener distintos formatos de dirección. Por ello, se necesita un sistema de direccionamiento universal en el que cada host pueda ser identificado de forma única, sin tener en cuenta la red física a la que pertenece.

Direcciones de Puerto

Gracias a la dirección IP y a la dirección física, los datos viajan del host origen al destino. Sin embargo, un único host puede necesitar establecer múltiples sesiones simultáneas (ejemplo: el equipo A puede necesitar establecer una sesión de TELNET con el equipo B y una transferencia de ficheros mediante FTP con el equipo C). Las direcciones de puerto permiten diferenciar a qué aplicación específica deben entregarse los datos.

Direcciones Específicas (Nivel de Aplicación)

Algunas aplicaciones definen direcciones más cómodas de manejar por parte del usuario. Dos claros ejemplos son las URL (Localizadores Uniformes de Recursos) o las direcciones de correo electrónico.

2. El Nivel de Red de TCP/IP (Nivel Internet)

También conocido como Nivel Internet, permite crear paquetes (datagramas) que se envían por la red de manera individual, independientemente de su destino. En este nivel se define el formato del paquete y el Protocolo IP (Internet Protocol), cuyas funciones principales son:

• Entregar los paquetes a su destino.
• Fragmentar los paquetes que superan el tamaño máximo permitido. Para este cometido se define la MTU (Unidad Máxima de Transferencia).

Es crucial destacar que IP es no orientado a conexión. Es un protocolo de mejor esfuerzo (best effort), lo que significa que no garantiza la entrega ni el orden de los paquetes.

Estructura del Datagrama IP

Datagrama IPv4

Los campos principales que componen la cabecera de un datagrama IPv4 son:

• Longitud Total: Longitud de la cabecera más los datos. Se mide en bytes.
• Identificación: Número de orden utilizado en caso de fragmentación.
• Compensación de Fragmentos (Fragment Offset): Desplazamiento desde el comienzo del campo de datos del datagrama original hasta el comienzo del campo de datos del fragmento actual.
• TTL (Time To Live): Indica cuántos saltos le quedan al datagrama antes de ser eliminado por un router.
• Protocolo: Indica el protocolo de la capa superior que envía el datagrama.
• Checksum (Suma de Verificación): Se utiliza para la comprobación de errores en la cabecera.
• Dirección IPv4 Origen y Dirección IPv4 Destino.
• Opciones IP: Campo no obligatorio que se utiliza para pruebas, trazas y puesta a punto.
• Datos: Datos de usuario enviados por las capas superiores.

Datagrama IPv6

El formato de IPv6 simplifica la cabecera y mejora la eficiencia. Sus campos clave incluyen:

• Versión: Número de versión (siempre 6).
• Tipo de Tráfico (Traffic Class): Establece el nivel de prioridad del paquete.
• Etiqueta de Flujo (Flow Label): Indica cómo gestionar el servicio en casos concretos.
• Longitud de Datos Útiles (Payload Length): Tamaño del paquete en bytes, exceptuando la cabecera.
• Próxima Cabecera (Next Header): Tipo de la próxima cabecera de extensión.
• Límite de Saltos (Hop Limit): Indica cuántos saltos le quedan al datagrama antes de ser eliminado (equivalente al TTL de IPv4).
• Dirección IPv6 Origen.
• Dirección IPv6 Destino.