Proveedores de Servicios de Internet (ISP) — Niveles

Un Proveedor de Servicios de Internet (ISP) es una empresa u organización que proporciona acceso a Internet y otros servicios asociados, como DNS (servicio de nombres de dominio), correo electrónico y alojamiento web. Los ISP poseen y administran sus propias redes de datos y permiten que usuarios, empresas y otras organizaciones se conecten a Internet.

Normalmente, los ISP asignan direcciones IP públicas a sus clientes de forma temporal, ya que las direcciones no son propiedad del cliente. Si un cliente cambia de proveedor, recibe nuevas direcciones IP y las anteriores vuelven al ISP original.

Los ISP se organizan siguiendo una estructura jerárquica basada en los siguientes niveles:

Niveles de ISP

• ISP de nivel 1: se sitúan en la parte más alta de la jerarquía y se conectan directamente al backbone de Internet. Son grandes proveedores nacionales o internacionales que ofrecen alta velocidad, gran capacidad y mucha fiabilidad. Sus clientes suelen ser otros ISP o grandes empresas. Su principal desventaja es el alto coste.
• ISP de nivel 2: obtienen acceso a Internet a través de los ISP de nivel 1. Normalmente están orientados a empresas y, además de conectividad, ofrecen servicios adicionales como DNS, correo electrónico, alojamiento web o VoIP. Tienen buena calidad, aunque algo inferior a la de los ISP de nivel 1.
• ISP de nivel 3: compran la conexión a los ISP de nivel 2 y se dirigen sobre todo a usuarios domésticos y pequeñas empresas. Ofrecen principalmente acceso a Internet y soporte básico, con menor ancho de banda y fiabilidad, a cambio de un coste más bajo.

Datagrama IP

El protocolo IP es un protocolo de la capa de red que no está orientado a conexión y ofrece un servicio de best effort, es decir, no garantiza la entrega de los paquetes. Toda la información se transmite en datagramas IP.

Un datagrama IP se compone de dos partes: la cabecera (header) y los datos (payload).

Campos de la cabecera del datagrama

• Versión: indica la versión del protocolo IP utilizada. En IPv4 su valor ocupa 4 bits.
• IHL / Longitud de cabecera: indica el tamaño de la cabecera en palabras de 32 bits. Mínimo 5 (20 bytes) y máximo 15 (60 bytes).
• Tipo de Servicio (ToS): indica la calidad de servicio requerida (prioridad, retardo, velocidad o fiabilidad). Ocupa 8 bits.
• Longitud total (16 bits): tamaño total del datagrama IP (cabecera + datos). Máximo 65.535 bytes.
• Identificación (16 bits): identifica al datagrama original y se usa para reensamblar los fragmentos en caso de fragmentación.
• Flags (3 bits): controlan la fragmentación: DF (no se puede fragmentar) y MF (sí se puede fragmentar).
• Desplazamiento del fragmento / Fragment Offset (13 bits): indica la posición del fragmento dentro del datagrama original.
• TTL — Time To Live (8 bits): número máximo de saltos que puede dar el paquete antes de ser descartado. Evita bucles infinitos en la red.
• Protocolo (8 bits): indica el protocolo de la capa superior al que se entregan los datos (por ejemplo, TCP, UDP, ICMP).
• Checksum de cabecera (16 bits): permite detectar errores solo en la cabecera del datagrama.
• Dirección IP origen (32 bits): dirección IP del emisor del paquete.
• Dirección IP destino (32 bits): dirección IP del receptor del paquete.
• Opciones (longitud variable): campo opcional para funciones especiales (poco utilizado porque no es soportado por muchos routers).

Datos: información enviada por los protocolos de capas superiores.

Direcciones TEST‑NET

Las direcciones TEST‑NET son un bloque de direcciones IP reservado exclusivamente para fines de enseñanza, documentación y ejemplos. No deben utilizarse en redes reales ni aparecer en Internet. En IPv4, el rango asignado es 192.0.2.0/24, cuyo bloque de direcciones va desde 192.0.2.0 hasta 192.0.2.255.

Direcciones locales de enlace (link‑local)

Las direcciones locales de enlace (link‑local) se asignan automáticamente cuando un equipo no puede obtener una IP de un servidor DHCP. Solo permiten la comunicación dentro de la red local y no se enrutan. En IPv4, pertenecen al rango 169.254.0.0/16.

Organización del nivel de red

Conmutación de circuitos

Técnica utilizada por el sistema telefónico. Establece previamente una conexión y reserva una ruta exclusiva para la transmisión de los datos, que se mantiene hasta que finaliza la comunicación.

Conmutación de mensajes

Envía el mensaje completo de nodo a nodo sin establecer conexión previa ni reservar rutas. Cada nodo decide el camino a seguir y necesita gran capacidad de almacenamiento para almacenar temporalmente mensajes completos.

Conmutación de paquetes

Divide el mensaje en pequeños fragmentos (paquetes) que se envían de forma independiente, sin conexión previa. Los paquetes pueden seguir rutas distintas y llegar desordenados. Es el método más eficiente y utilizado en redes de datos.

Ejemplo: fragmentación de un paquete IP

Enunciado: Un paquete IP de 35 000 bytes se debe enviar por una red Token Ring que tiene una MTU de 8192 bytes. Calcula cuántos fragmentos se generan, las distintas fragmentaciones y el tamaño de los paquetes.

• MTU (total): 8192 bytes
• Tamaño de cabecera IP: 20 bytes
• Máximo de datos por paquete (sin contar la cabecera): 8192 − 20 = 8172 bytes
• Para que el campo Fragment Offset (que trabaja en unidades de 8 bytes) sea válido, cada fragmento (excepto el último) debe tener un tamaño de datos múltiplo de 8. Por tanto, 8172 ÷ 8 = 1021,5 → se toma la parte entera 1021 → 1021 × 8 = 8168 bytes de datos por fragmento (salvo el último).
• Tamaño total de datos a fragmentar: 35 000 − 20 (cabecera original) = 34 980 bytes
• Número de fragmentos: 34 980 ÷ 8 168 ≈ 4,28 → se necesitan 5 fragmentos en total.

Detalle de la fragmentación:

• Los primeros 4 fragmentos contienen cada uno 8 168 bytes de datos y 20 bytes de cabecera → 8 188 bytes por fragmento.
• Bytes ocupados por los 4 primeros fragmentos: 4 × 8 168 = 32 672 bytes.
• Datos restantes para el quinto fragmento: 34 980 − 32 672 = 2 308 bytes.
• El quinto fragmento lleva 2 308 bytes de datos + 20 bytes de cabecera = 2 328 bytes.

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Tabla de fragmentos