El documento describe los cuatro procesos básicos de la capa de red (direccionamiento, encapsulación, enrutamiento y decapsulación) y cómo se implementan en IPv4. Explica que IPv4 proporciona un servicio sin conexión, de mejor esfuerzo y es independiente del medio, lo que reduce la sobrecarga. También describe los campos clave del encabezado IPv4 como las direcciones IP de origen y destino, TTL, tipo de servicio y protocolo.

1. Hugo Reyes 2011-0371
Yamely Diaz 2011-
Albert Lantigua 2011-

2. Introducción

3. Capa de red – Comunicación de host a host
 La capa de red o capa 3 (OSI), proporciona servicios de
intercambio de las piezas individuales de datos por la
red entre los dispositivos finales identificados. Para
llevar a cabo este transporte de extremo a extremo,
Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:
 Direccionamiento
 Encapsulación
 Enrutamiento
 Decapsulación

4. Direccionamiento
 En primer lugar, la capa de red debe proporcionar un
mecanismo para direccionar a estos dispositivos
finales. Si las piezas individuales de datos deben ser
dirigidas a un dispositivo final, el dispositivo debe
tener una dirección única. En una red IPv4, cuando se
le añade esta dirección a un dispositivo, el dispositivo
se denomina entonces como un anfitrión.

5. Encapsulación
 En segundo lugar, la capa de red debe proporcionar encapsulación. No
sólo los dispositivos deben ser identificados con una dirección, la
piezas individuales - las PDU de la capa de red - también deben
contener estas direcciones. Durante el proceso de encapsulación, Capa
3 recibe la PDU de la Capa 4 y agrega un encabezado a la Capa 3, o la
etiqueta, para crear la PDU de capa 3.
 Cuando se crea un paquete, el encabezado debe contener, entre otra
información, la dirección de la máquina a la que está siendo enviado
(dirección de destino). El encabezado de la Capa 3 también contiene la
dirección del host de origen (dirección de origen). Después que la capa
de red completa su proceso de encapsulación, el paquete se envía a la
capa de enlace de datos para ser preparado para el transporte a través de
los medios de comunicación.

6. Enrutamiento
 A continuación, la capa de red debe proveer los servicios para dirigir
estos paquetes a su destino de acogida. La fuente y hosts de destino no
están siempre conectados a la misma red. De hecho, el paquete podría
tener que viajar a través de diferentes tipos de redes. En el camino,
cada paquete debe ser guiado a través de la red para llegar a su destino
final.
 Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son llamados
routers. La función del router es seleccionar las rutas para dirigir los
paquetes hacia su destino. Este proceso se conoce como
enrutamiento. Durante el recorrido a través de una internetwork, el
paquete puede recorrer muchos dispositivos intermediarios. Cada ruta
que un paquete toma para alcanzar el siguiente dispositivo se llama un
salto. Como se reenvía el paquete, su contenido (la capa PDU
Transporte), permanece intacto hasta que se alcanza el host de destino.

7. Decapsulación
 Finalmente, el paquete llega al host de destino y se
procesa en la capa 3. El host examina la dirección de
destino para verificar que el paquete se dirige a este
dispositivo. Si la dirección es correcta, el paquete es
decapsulado por la Capa de red y la PDU de capa 4
contenida en el paquete se pasa hasta el servicio
adecuado en la capa de transporte.

19. Protocolos de la capa de red

20. El protocolo IPv4
 Los servicios de la capa de red implementados por el
conjunto de protocolos TCP / IP son el Protocolo de
Internet (IP). La versión 4 de IP (IPv4) es actualmente
la versión más utilizada de IP. Es el único protocolo de
capa 3 que se utiliza para transportar datos de usuario
a través de Internet y es el foco de la CCNA. IP versión
6 (IPv6) está desarrollándose y siendo implementando
en algunas áreas. IPv6 operará junto a IPv4 y pueden
sustituya en el futuro. Los servicios proporcionados
por IP, así como la estructura de cabecera del paquete y
el contenido, se especifican por cualquiera de los
protocolos IPv4 o el protocolo IPv6.

21.  Las características de cada protocolo son diferentes. La
comprensión de estas características permitirán
entender el funcionamiento de los servicios descritos
en este protocolo. El Protocolo de Internet fue
diseñado como un protocolo con bajo costo operativo.
Se proporcionan sólo las funciones que son necesarias
para entregar un paquete desde un origen a un destino
a través de un sistema interconectado de redes. El
protocolo no era diseñado para rastrear y administrar
el flujo de paquetes. Estas funciones son realizadas por
otros protocolos en otras capas.

22. IPv4 - Características básicas
 Sin conexión - No se establece ninguna conexión
antes de enviar los paquetes de datos.
 Best Effort (poco fiable) - No se utiliza una
sobrecarga para garantizar la entrega de paquetes.
 Medios Independientes - Funciona
independientemente del medio de transporte de los
datos.

24. Servicio sin conexión

26.  Debido a que IP no requiere conexión, no necesita
ningún intercambio inicial de control de información
para establecer una conexión de extremo a extremo
antes que los paquetes se envíen, ni requiere campos
adicionales en la cabecera PDU a mantener esta
conexión. Este proceso reduce la sobrecarga de IP. La
entrega de paquetes sin conexión puede, sin embargo,
resultar en paquetes que llegan a su destino fuera de
secuencia. Si paquetes fuera de orden o perdidos crean
problemas para la aplicación con los datos, los
servicios de la capa superior tendrán que resolver estos
problemas.

27. Best effort (poco fiable)
 El protocolo IP no carga el servicio IP de proporcionar
fiabilidad. En comparación con un protocolo fiable, la
cabecera IP es más pequeño. Transportar estos
encabezados más pequeños requiere menos sobrecarga.
Menos gastos generales significa menos demora en la
entrega.
 No fiable en este contexto no significa que IP funciona
correctamente a veces y no funciona bien en otros
momentos. Tampoco significa que no es adecuado como
comunicaciones de datos protocolo. No fiable significa
simplemente que IP no tiene la capacidad de administrar, y
recuperarse de, paquetes no entregados o corruptos.

29. Medios independientes
 La capa de red tampoco está cargada con las
características de los medios en los que se transportan
los paquetes. IPv4 e IPv6 operan independientemente
de los medios que llevan los datos en las capas
inferiores de la pila de protocolos.

30. Encabezado del paquete IPv4
Un protocolo IPv4 define muchos campos diferentes en la
cabecera del paquete. Estos campos contienen valores binarios
que los servicios de IPv4 referencian a medida que avanzan los
paquetes a través de la red.
Veremos 6 áreas clave:
 Origen de la dirección IP
 Destino Dirección IP
 Tiempo de vida (TTL)
 Tipo de Servicio (ToS)
 Protocolo
 Desplazamiento de fragmentos

31. Principales campos de cabecera IPv4
 Dirección IP de destino
El campo Dirección IP de destino contiene un valor
binario de 32 bits que representa el destino de host de
capa de red.
 Direccción IP de origen
El campo Dirección IP de origen contiene un valor
binario de 32 bits que representa la dirección de host
de capa de red de origen del paquete

32.  Time-to-Live
El Time-to-Live (TTL) es un valor binario de 8 bits que
indica la "vida" que queda del paquete. El valor TTL es
disminuido por lo menos una cada vez que el paquete
es procesado por un router (es decir, cada salto).
Cuando el valor se convierte en cero, el router descarta
el paquete y se retira del flujo de datos de red.

33.  Protocolo
Este valor binario de 8 bits indica el tipo de carga útil de
datos que el paquete está llevando. El campo Protocolo
permite a la capa de red para pasar los datos a la capa
superior de protocolo apropiado.
 Tipo de Servicio
El campo Tipo de Servicio contiene un valor binario de 8
bits que se utiliza para determinar la prioridad de cada
paquete. Este valor habilita un mecanismo de calidad de
servicio (QoS) que se aplica a los paquetes de alta
prioridad, tales como los que llevan la telefonía los datos de
voz.

34.  More Fragments flag
The More Fragments (MF) es un único bit en el campo
de Bandera para la fragmentación y reconstrucción de
paquetes. Cuando este indicador de bits se establece,
significa que no es el último fragmento de un paquete.
 Don’t fragment flag
Es un solo bit en el campo Indicador que indica que la
fragmentación del paquete no es permitida. Si el bit de
no fragmentar la bandera se fija, entonces la
fragmentación de este paquete NO está permitida.

35. Otros campos de encabezado IPv4
 Version - Contiene el número de versión de IP (4).
 Longitud de la cabecera (DIH) - Especifica el tamaño de la
cabecera del paquete.
 Longitud del paquete - Este campo da todo el tamaño del
paquete, incluyendo la cabecera y los datos, en bytes.
 Identificación - Este campo se utiliza principalmente para la
identificación exclusiva de fragmentos de un paquete IP original.
 Header Checksum - El campo de suma de comprobación se
utiliza para la comprobación de errores de la cabecera del
paquete.
 Opciones - Existe una disposición para campos adicionales en el
encabezado IPv4 para proporcionar otros servicios, pero éstos
rara vez se utiliza.

36. Paquetes IP típicos
La cifra representa un paquete IP completo con los valores de campo de encabezado típicos.
 Ver = 4; versión de IP.
 DIH = 5; tamaño de cabecera en palabras de 32 bits (4 bytes). Esta cabecera es 5 * 4 = 20 bytes, el
tamaño mínimo válido.
 Longitud total = 472; tamaño de paquete (encabezado y datos) es de 472 bytes.
 Identificación = 111; identificador de paquete original (necesario si se fragmenta más adelante).
 Flag = 0; paquete denota puede fragmentarse si es necesario.
 Fragment Offset = 0, indica que no está fragmentado actualmente este paquete (no hay
desplazamiento).
 Tiempo de Vida = 123; denota el tiempo de procesamiento de la capa 3 segundos antes de que se
descarta el paquete (disminuye en al menos 1 cada vez que un dispositivo procesa la cabecera del
paquete).
 Protocolo = 6; denota que los datos transportados por este paquete es un segmento TCP.