Ingeniería Systems: Encapsulación de IP y Encabezado de paquetes IPv4 - CCNA1 V5

1. Encapsulación de IP

El protocolo IP encapsula o empaqueta el segmento de la capa de transporte agregando un encabezado IP. Este encabezado se utiliza para entregar el paquete al host de destino. El encabezado IP permanece en su lugar desde el momento en que el paquete abandona la capa de red del host de origen hasta que llega a la capa de red del host de destino.

En la figura 1, se muestra el proceso de creación de la PDU de la capa de transporte. En la figura 2, se muestra el proceso subsiguiente de creación de la PDU de la capa de red.

El proceso de encapsulación de datos capa por capa permite el desarrollo y el escalamiento de los servicios de las diferentes capas sin afectar otras capas. Esto significa que el protocolo IPv4 o IPv6, o cualquier protocolo nuevo que se desarrolle en el futuro, pueden empaquetar fácilmente los segmentos de la capa de transporte.

Los routers pueden implementar estos diferentes protocolos de capa de red para operar al mismo tiempo en una red desde y hacia el mismo host o hosts diferentes. El enrutamiento que realizan estos dispositivos intermediarios solo tiene en cuenta el contenido del encabezado del paquete que encapsula el segmento. En todos los casos, la porción de datos del paquete, es decir, la PDU de la capa de transporte encapsulada, no se modifica durante los procesos de la capa de red.

2. Encabezado de paquetes IPv4

IPv4 se utiliza desde 1983, cuando se implementó en la Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET, Red de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada), que fue la precursora de Internet. Internet se basa en gran medida en IPv4, que continua siendo el protocolo de capa de red que más se utiliza.

Los paquetes IPV4 tienen dos partes:

Encabezado IP: identifica las características del paquete.
Contenido: contiene la información del segmento de capa 4 y los datos propiamente dichos.

Como se muestra en la ilustración, los encabezados de paquetes IPV4 constan de campos que contienen información importante sobre el paquete. Estos campos contienen números binarios que se examinan en el proceso de capa 3. Los valores binarios de cada campo identifican las distintas configuraciones del paquete IP.

Los campos importantes del encabezado de IPv4 incluyen los siguientes:

Versión: contiene un valor binario de 4 bits que identifica la versión del paquete IP. Para los paquetes IPv4, este campo siempre se establece en 0100.
Servicios diferenciados (DS): anteriormente denominado “Tipo de servicio” (ToS), se trata de un campo de 8 bits que se utiliza para determinar la prioridad de cada paquete. Los primeros 6 bits identifican el valor del Punto de código de servicios diferenciados (DSCP), utilizado por un mecanismo de calidad de servicio (QoS). Los últimos 2 bits identifican el valor de Notificación explícita de congestión (ECN), que se puede utilizar para evitar que los paquetes se descarten durante momentos de congestión de la red.
Tiempo de vida (TTL): contiene un valor binario de 8 bits que se utiliza para limitar la vida útil de un paquete. Se especifica en segundos, pero comúnmente se denomina “conteo de saltos”.

El emisor del paquete establece el valor inicial de tiempo de vida (TTL), el que disminuye un punto por cada salto, es decir, cada vez que el paquete es procesado por un router. Si el campo TTL disminuye a cero, el router descarta el paquete y envía un mensaje del protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP) de Tiempo superado a la dirección IP de origen. El comando tracerouteutiliza este campo para identificar los routers utilizados entre el origen y el destino.

Protocolo: este valor binario de 8 bits indica el tipo de contenido de datos que transporta el paquete, lo que permite que la capa de red pase los datos al protocolo de capa superior correspondiente. Los valores comunes incluyen ICMP (1), TCP (6) y UDP (17).
Dirección IP de origen: contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección IP de origen del paquete.
Dirección IP de destino: contiene un valor binario de 32 bits que representa la dirección IP de destino del paquete.

Los dos campos que más comúnmente se toman como referencia son las direcciones IP de origen y de destino. Estos campos identifican de dónde proviene el paquete y adónde va. Por lo general, estas direcciones no se modifican durante la transferencia desde el origen hasta el destino.