CARACTERÍSTICAS DEL PROTOCOLO IP
Características de IP
El protocolo IP es el servicio de capa de red implementado por la suite de protocolos TCP/IP. IP se diseñó como protocolo con baja sobrecarga. Provee sólo las funciones necesarias para enviar un paquete desde un origen a un destino a través de un sistema interconectado de redes. El protocolo no fue diseñado para rastrear ni administrar el flujo de paquetes. De ser necesarias, otros protocolos en otras capas llevan a cabo estas funciones.
Las características básicas del protocolo IP son las siguientes:
• Sin conexión: no se establece ninguna conexión con el destino antes de enviar los paquetes de datos.
• Máximo esfuerzo (no confiable): la entrega de paquetes no está garantizada.
• Independiente de los medios: la operación es independiente del medio que transporta los datos.
IP: sin Conexión
La función de la capa de red es transportar paquetes entre los hosts colocando la menor carga posible en la red. La capa de red no se ocupa ni está al tanto del tipo de comunicación contenida dentro de un paquete. IP es un protocolo sin conexión, lo que significa que no se crea ninguna conexión dedicada de extremo a extremo antes de enviar los datos. Conceptualmente, la comunicación sin conexión es similar a enviar una carta a alguien sin notificar al destinatario con anticipación.
Como se muestra en la figura, el servicio postal utiliza la información en una carta para entregarla a un destinatario. La dirección en el sobre no proporciona datos que indiquen si el receptor está presente, si la carta llegará a destino o si el receptor puede leerla. De hecho, el servicio postal no está al tanto de la información contenida dentro del paquete que entrega y, por lo tanto, no puede proporcionar ningún mecanismo de corrección de errores.
Las comunicaciones de datos sin conexión funcionan según el mismo principio.
IP es un protocolo sin conexión y, por lo tanto, no requiere ningún intercambio inicial de información de control para establecer una conexión de extremo a extremo antes de reenviar los paquetes. Además, tampoco requiere campos adicionales en el encabezado de la unidad de datos del protocolo (PDU) para mantener una conexión establecida. Este proceso reduce en gran medida la sobrecarga del IP. Sin embargo, sin una conexión de extremo a extremo preestablecida, los emisores no saben si los dispositivos de destino están presentes y en condiciones de funcionamiento cuando envían los paquetes, y tampoco saben si el destino recibe el paquete o si puede acceder al paquete y leerlo. En la figura, se muestra un ejemplo de comunicación sin conexión.
IP: Máximo Esfuerzo de Entrega
A menudo, el protocolo IP se describe como un protocolo no confiable o de máximo esfuerzo de entrega. Esto no significa que IP a veces funcione bien y a veces funcione mal, ni que sea un protocolo de comunicación de datos deficiente. “No confiable” significa simplemente que IP no tiene la capacidad de administrar paquetes no entregados o dañados ni de recuperar datos de estos. Esto se debe a que los paquetes IP se envían con información sobre la ubicación de entrega, pero no contienen información que se pueda procesar para informar al emisor si la entrega se realizó correctamente. No se incluyen datos de sincronización en el encabezado del paquete para realizar un seguimiento del orden de entrega de los paquetes. Con el protocolo IP, tampoco hay acuses de recibo de la entrega de los paquetes ni datos de control de errores que permitan realizar un seguimiento de si los paquetes se entregaron sin daños. Los paquetes pueden llegar al destino dañados o fuera de secuencia, o pueden no llegar en absoluto. De acuerdo con la información proporcionada en el encabezado IP, no hay capacidad de retransmisión de paquetes si se producen errores como estos.
Si los paquetes faltantes o que no funcionan generan problemas para la aplicación que usa los datos, los servicios de las capas superiores, como TCP, deben resolver estos problemas. Esto permite que el protocolo IP funcione de forma muy eficaz. Si se incluyera la sobrecarga de confiabilidad en IP, las comunicaciones que no requieren conexión o confiabilidad se cargarían con el consumo de ancho de banda y la demora producidos por esta sobrecarga. En la suite TCP/IP, la capa de transporte puede utilizar el protocolo TCP o UDP, según la necesidad de confiabilidad en la comunicación. Dejar que la capa de transporte decida sobre la confiabilidad hace que el protocolo IP se adapte y se acomode mejor a los distintos tipos de comunicación.
IP: Independiente de los Medios
La capa de red tampoco tiene la carga de las características de los medios por los cuales se transportan los paquetes. IP funciona con independencia de los medios que transportan los datos en las capas inferiores del stack de protocolos. Como se muestra en la figura, cualquier paquete IP individual puede ser comunicado eléctricamente por cable, como señales ópticas por fibra, o sin cables como señales de radio.
Es responsabilidad de la capa de enlace de datos del modelo OSI tomar un paquete IP y prepararlo para transmitirlo a través del medio de comunicación. Esto significa que el transporte de paquetes IP no está limitado a un medio en particular.
Sin embargo, existe una característica importante de los medios que la capa de red tiene en cuenta: el tamaño máximo de la PDU que cada medio puede transportar. Esta característica se denomina “unidad máxima de transmisión” (MTU). Parte de la comunicación de control entre la capa de enlace de datos y la capa de red consiste en establecer el tamaño máximo para el paquete. La capa de enlace de datos pasa el valor de MTU a la capa de red. A continuación, la capa de red determina cuán grandes pueden ser los paquetes.
En algunos casos, un dispositivo intermediario, generalmente un router, debe dividir un paquete cuando lo reenvía de un medio a otro con una MTU más pequeña. A este proceso se lo llama fragmentación de paquetes o fragmentación.
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, se muestra el proceso de creación de la PDU de la capa de transporte.
En la figura, 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.