Conceptos Fundamentales de Redes y Protocolos IP
1. ¿Qué es un protocolo?
Un protocolo es un conjunto de reglas que determinan cómo se comunican los computadores entre sí a través de las redes.
2. ¿Qué describe un protocolo?
Un protocolo describe lo siguiente:
- El formato al que el mensaje debe conformarse.
- La manera en que los computadores intercambian un mensaje dentro del contexto de una actividad en particular.
3. ¿Qué permite un protocolo enrutado?
Un protocolo enrutado permite que un router envíe datos entre nodos de diferentes redes.
4. ¿Qué condición debe permitir un protocolo enrutable?
Para que un protocolo sea enrutable, debe administrar la capacidad de asignar a cada dispositivo individual un número de red y uno de host.
5. ¿Cómo se obtiene la dirección de red a partir de una dirección IP y la máscara de red?
La dirección de red se obtiene al realizar la operación AND bit a bit con la dirección IP y la máscara de red.
Ejemplo:
Dirección IP: 192.168.10.2 Máscara de red: 255.255.255.0 --------------------------- AND: 192.168.10.0 (Dirección de red)
6. ¿Por qué es tan importante la utilización de una máscara de red?
La máscara de red es crucial para permitir que grupos de direcciones IP secuenciales sean considerados como una sola unidad. Si no se pudiera agrupar, cada host tendría que mapearse de forma individual para realizar el enrutamiento. Esto sería imposible, ya que de acuerdo con el consorcio de software de Internet (ISC), existen aproximadamente 233.101.500 hosts en Internet.
7. ¿Qué significa que IP es un protocolo no orientado a conexión?
El término no orientado a la conexión significa que no se establece ningún circuito de conexión dedicado antes de la transmisión, como sí lo hay cuando se establece una comunicación telefónica. IP determina la ruta más eficiente para los datos basándose en el protocolo de enrutamiento.
8. ¿Qué son los datagramas? ¿De qué se componen?
A medida que la información fluye hacia abajo por las capas del modelo OSI, los datos se procesan en cada capa. En la capa de red, los datos se encapsulan en paquetes, también denominados datagramas.
Los datagramas se componen de:
- Encabezado IP
- Datos recibidos de capas superiores.
9. Explicación del proceso de recepción de una trama en la interfaz del router
Cuando una trama se recibe en la interfaz de un router, ocurren los siguientes pasos:
- Se extrae la dirección MAC destino.
- Se revisa la dirección para verificar si la trama se dirige directamente a la interfaz del router o si es un broadcast. En cualquiera de los dos casos, la trama se acepta; de lo contrario, se descarta, ya que está destinada a otro dispositivo en el dominio de colisión.
- Se extrae la información de verificación por redundancia cíclica (CRC) de la información final de la trama aceptada, y la CRC se calcula para verificar que los datos de la trama no tengan errores.
- La trama se descarta si está dañada.
- Si la verificación es válida, el encabezado de la trama y la información final se descartan, y el paquete pasa hacia arriba a la capa 3 (Capa de Red).
- En la Capa 3, se verifica el paquete para asegurar que esté realmente destinado al router o si tiene que ser enrutado a otro dispositivo en la interred.
- Si la dirección IP destino concuerda con uno de los puertos del router, se elimina el encabezado de Capa 3 y los datos pasan a la capa 4 (Capa de Transporte).
- Si es necesario enrutar el paquete, se comparará la dirección IP destino con la tabla de enrutamiento.
- Si se encuentra una concordancia o si hay una ruta por defecto, el paquete se enviará a la interfaz especificada en la sentencia de concordancia de la tabla de enrutamiento. Cuando el paquete se conmuta a la interfaz de salida, se agrega un nuevo valor de verificación CRC como información final de la trama, y se agrega el encabezado de trama apropiado al paquete.
- Finalmente, la trama se transmite al siguiente dominio de broadcast en su viaje hacia el destino final.
10. Analogías entre servicios orientados y no orientados a conexión
Servicios no orientados a conexión (Sistema Postal)
La mayoría de los servicios de red utilizan sistemas de entrega no orientados a conexión. Es posible que los diferentes paquetes tomen distintas rutas para transitar por la red, pero se reensamblan al llegar a su destino. En un sistema no orientado a conexión, no se comunica con el destino antes de enviar un paquete.
Una buena comparación para un sistema no orientado a conexión es el sistema postal. No se comunica con el destinatario para ver si aceptará la carta antes de enviarla. Además, el remitente nunca sabe si la carta llegó a su destino.
Servicios orientados a conexión (Sistema Telefónico)
En los sistemas orientados a conexión, se establece una conexión entre el remitente y el destinatario antes de que se transfieran los datos.
Un ejemplo de redes orientadas a conexión es el sistema telefónico. Se realiza una llamada, se establece una conexión y luego se produce la comunicación.
11. Diferencia entre conmutación de paquetes y conmutación de circuitos
Conmutación de Paquetes (No Orientada a Conexión)
Los procesos de red basados en conmutación de paquetes son comúnmente asociados con servicios no orientados a conexión. En este modelo, los paquetes pasan de un origen a un destino y pueden conmutar en diferentes rutas, llegando posiblemente en un orden distinto al que fueron enviados. Cada paquete contiene instrucciones (como direcciones y un orden secuencial del mensaje) que coordinan su llegada y reensamblaje. Los dispositivos de red determinan la mejor ruta basándose en diversos criterios, como el ancho de banda disponible, que puede diferir para cada paquete.
Conmutación de Circuitos (Orientada a Conexión)
Los procesos de red basados en conmutación de circuitos se refieren a servicios orientados a conexión. En este caso, se establece una conexión dedicada (un circuito físico o virtual) con el destino antes de enviar cualquier información. Todos los paquetes deben viajar de manera secuencial a través del mismo circuito en una corriente continua, garantizando un flujo constante y ordenado de datos.
12. Información del encabezado IP
A continuación, se detallan los campos principales del encabezado IP:
- Versión: Especifica el formato del encabezado de IP (por ejemplo, IPv4 o IPv6).
- Longitud del encabezado IP (HLEN): Indica la longitud total del encabezado del datagrama en palabras de 32 bits.
- Tipo de servicio (TOS): Especifica el nivel de importancia o la calidad de servicio (QoS) que le ha sido asignado por un protocolo de capa superior en particular. Este campo tiene 8 bits.
- Longitud total: Especifica la longitud total de todo el paquete en bytes, incluyendo los datos y el encabezado. Este campo tiene 16 bits.
- Identificación: Contiene un número entero que identifica el datagrama actual. Este es el número de secuencia y tiene 16 bits.