Estructura y Campos del Datagrama IPv4: Optimización para Redes

El datagrama IPv4 es la unidad básica de transferencia de información en redes que utilizan el protocolo IPv4. A continuación, se detalla la estructura y función de cada uno de sus campos:

Campos del Datagrama IPv4

• VER (Versión): Indica la versión del protocolo IP utilizada (en este caso, IPv4).
• Long (Longitud de Cabecera): Especifica la longitud de la cabecera del datagrama, que varía entre 20 y 60 bytes. El valor de este campo se multiplica por 4 para obtener el tamaño real en bytes.
• Tipo de Servicio (TOS): Actualmente reinterpretado como DSCP (Differentiated Services Code Point) y ECN (Explicit Congestion Notification). Se utiliza para la gestión de calidad de servicio (QoS) y para notificar la congestión en la red.
• Longitud Total: Indica la longitud total del datagrama, incluyendo la cabecera y los datos. El tamaño máximo permitido es de 65,535 bytes (64 KB), aunque en la práctica suele ser menor debido a las limitaciones de la MTU.
• Identificación: Se utiliza para identificar de forma única los fragmentos de un datagrama original. Esencial para el reensamblaje correcto de los datagramas fragmentados.
• Indicadores (Flags): Campo de 3 bits con las siguientes funciones:
  • Primer bit: Reservado (siempre en 0).
  • Segundo bit (DF - Don't Fragment): Si está en 1, indica que el datagrama no debe ser fragmentado. Si está en 0, permite la fragmentación.
  • Tercer bit (MF - More Fragments): Si está en 1, indica que hay más fragmentos por llegar. Si está en 0, indica que es el último fragmento o que el datagrama no está fragmentado.
• Desplazamiento del Fragmento (Fragment Offset): Indica la posición relativa de un fragmento dentro del datagrama original. Se mide en unidades de 8 bytes.
• TTL (Time to Live): Especifica el número máximo de saltos (routers) que el datagrama puede atravesar antes de ser descartado. Cada router decrementa este valor en 1. Cuando llega a 0, el datagrama se descarta para evitar bucles infinitos.
• Protocolo: Identifica el protocolo de la capa superior (capa de transporte) que está encapsulado en el datagrama (por ejemplo, 6 para TCP, 17 para UDP, 1 para ICMP).
• Checksum (Suma de Comprobación): Se utiliza para detectar errores en la cabecera del datagrama. No verifica la integridad de los datos.
• Dirección IP de Origen: Dirección IPv4 del emisor del datagrama.
• Dirección IP de Destino: Dirección IPv4 del receptor del datagrama.
• Opciones: Campo opcional y de longitud variable que se utiliza para incluir información adicional, como opciones de seguridad o de enrutamiento. Su uso es poco frecuente.

Consideraciones Adicionales

La fragmentación ocurre cuando un datagrama es demasiado grande para la MTU (Maximum Transmission Unit) de una red intermedia. El datagrama se divide en fragmentos más pequeños, que se reensamblan en el destino final. El campo Identificación, los Indicadores y el Desplazamiento del Fragmento son cruciales en este proceso.

El direccionamiento IP, tanto de origen como de destino, es fundamental para el enrutamiento de los datagramas a través de la red. Los routers utilizan estas direcciones para determinar la mejor ruta para cada datagrama.