Este documento describe la capa de red del modelo OSI. Explica los procesos de direccionamiento, encapsulación, enrutamiento y desencapsulación que ocurren en esta capa. También describe el protocolo IPv4, incluyendo los campos del encabezado del paquete IPv4 y sus funciones. Además, explica conceptos como direccionamiento jerárquico, tablas de enrutamiento, gateway y enrutamiento entre routers.

1. ESCUELA DE INGENIERIA Y DISEÑO
Redes I
Catedrático: Ing. Alejando Ruiz Melgar
Trabajo de Investigación
Integrantes
Deysi Berenice Sánchez Vázquez
Vania Vanelly Reyes González
7° SEMESTRE
ING. EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
Turno vespertino
Tuxtla Gutiérrez Chiapas, Diciembre del 2012

2. Objetivo General:
Uno de nuestros principales objetivos con esta investigación es obtener cierta información que
expandan nuestros conocimientos acerca de la capa de red del modelo OSI. Pues así logramos
distinguir su función y la relación que tiene con las demás capas.
Objetivo Especifico:
Aprender las funciones que realiza la capa de Red del modelo OSI, estudiando como ésta divide las
redes en hosts para poder administrar el flujo de datos, analizar cada elemento que componen a la
misma , saber un poco mas de la comunicación que se realiza desde un dispositivo a otro, etc.
Desarrollo
La capa de red contiene 4 procesos para intercambiar secciones de datos entre dispositivos
finales, el primer proceso es direccionamiento, el cual dirige los datos a un dispositivo destino,
éste mismo contiene una dirección única para identificarlo, a este dispositivo se le denomina
host. El segundo proceso es la encapsulación, donde se crea la PDU de la Capa 3 agregándole un
encabezado, creando así un paquete el cual contendrá la dirección del host destino, así como
también contendrá la dirección del host de origen, al terminar la encapsulación se envía el
paquete a la capa de enlace de datos. Como proceso siguiente se tiene el enrutamiento donde por
medio de los dispositivos intermediarios llamados routers se seleccionan las rutas y se dirigen los
paquetes hacia su destino, los cuales pueden recorrer varios dispositivos intermediarios, donde a
cada ruta que toman los paquetes se le denomina salto. Por último tenemos el proceso de
Desencapsulación donde el paquete llega al host destino, si este host es el correcto entonces el
paquete es desencapsulado y entrega los datos, la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa
hasta el servicio adecuado en la capa de Trasporte.
Protocolo IPv4.
La versión 4 de IP (IPv4) es la versión de IP más ampliamente utilizada. Es el único protocolo de
Capa 3 que se utiliza para llevar datos de usuario a través de Internet. Las características básicas
de este protocolo son:
Sin conexión: Los paquetes IP son enviados al destino final sin éste saber que le serán
llegados, debido a que IP trabaja sin conexión, no es necesario que haya un intercambio
inicial de información para iniciar la conexión, de esta forma se reduce la sobrecarga del
IP. Pero si la entrega del paquete no llega en orden correcto, se crean problemas para la
aplicación de los datos, teniendo que ser resueltos por las capas superiores.
Servicio de mejor intento (no confiable): Se dice que es no confiable porque el IP no
tiene la capacidad guiar y recuperar paquetes que no son entregados al destino, de esta
manera se pueden perder datos al ser enviados, esto es contraste de otros protocolos
que garantizan el envío y recuperación de los paquetes.

3. Independiente de los medios: La capa de red no se encarga de los medios por los cuales
serán comunicados los paquetes, sino que estos son enviados independientemente del
medio de transmisión que se utilice, sin embargo esta capa considera el tamaño máximo
de PDU que cada medio puede ser capaz de transportar a esto se le llama MTU (Unidad
Máxima de Transmisión).
Empaquetado de la PDU de la capa de Transporte: El protocolo de Capa de Red
empaqueta el datagrama de la capa de Transporte para que pueda ser entregado por la
red hacia el host destino, la encapsulación permanece en el host origen hasta que llega al
host destino. Así los segmentos de la capa de Transporte pueden ser empaquetados por
los protocolos de la capa de Red.
Un protocolo IPv4 define muchos campos diferentes en el encabezado del paquete, dichos
campos tienen valores binarios que los servicios del este protocolo toman como referencia
cuando se envían los paquetes en la red. A continuación se definirán brevemente 6 campos
clave:
Dirección IP de Origen: Contiene 32 bits que representa la dirección del host del origen
del paquete. Esta dirección no cambia y no puede ser modificada en el trascurso del
recorrido de internetwork.
Dirección IP de Destino: Contiene 32 bits que representa la dirección del host del
destino del paquete. Esta dirección no cambia y no puede ser modificada en el trascurso
del recorrido de internetwork, al igual que la dirección IP de Origen. Se habilita a los
routers de cada salto para reenviar el paquete hacia el destino.
Tiempo de Existencia: El tiempo de vida (TTL) es un valor binario de 8 bits que indica el
tiempo remanente de "vida" del paquete. Así evita que los paquetes que no pueden llegar
a destino sean enviados indefinidamente entre los routers en un routingloop, si se
permitiera que los loops de enrutamiento continúen, la red se congestionaría con
paquetes de datos que nunca llegarían a destino.
Protocolo: Es un valor binario de 8 bits que indica el tipo de relleno de carga que el
paquete transporta, así se podrán pasar los datos al protocolo adecuado de la capa
superior.
Tipo de servicio: Este campo contiene 8 bits en binario para determinar la prioridad de los
paquetes, de este modo se aplica un elemento de Calidad de Servicio (QoS) para que los
paquetes que tienen mayor prioridad puedan ser atendidos con mayor rapidez.
Desplazamiento de fragmentos: Cuando un paquete es fragmentado se utiliza este
campo de desplazamiento de fragmentos para que el mensaje sea reconstruido al llegar al
host destino. Este campo identifica el orden en el cual se ubica el fragmento del paquete
en la reconstrucción.

4. Otros campos IPv4 del encabezado son:
Versión: Tiene el numero de versión de IP.
IHL (Longitud de Encabezado): Detalla el tamaño del encabezado del paquete para que el
protocolo sepa el lugar para finalizar el encabezado.
Longitud del Paquete: En este campo se muestra el tamaño completo del paquete y se
incluye el encabezado y los datos en bytes.
Identificación: Únicamente identifica fracciones de un paquete IP original.
Checksum del encabezado: Controla errores del encabezado del paquete.
Opciones: Son encabezados de campos adicionales para proveer otros servicios, los cuales
son utilizados con rara frecuencia.
La versión 6 de IP (IPv6) está desarrollada y se implementa en algunas áreas. IPv6 operará junto
con el IPv4 y puede reemplazarlo en el futuro. Los servicios provistos por IP, así como también la
estructura y el contenido del encabezado de los paquetes están especificados tanto por el
protocolo IPv4 como por el IPv6. Estos servicios y estructura de paquetes se usan para encapsular
datagramas UDP o segmentos TCP para su recorrido a través de una internetwork.
La Capa de Red provee un componente para direccionar hosts, pues a mayor hosts se requiere
mayor planificación para gestionar la red. De esta forma a medida que las redes implementadas
crecen y se hacen difícil de manejar, se deben dividir agrupando hosts con factores que tengan en
común como ubicación geográfica pues cada construcción en un edificio de varios niveles o en
algún campo ayuda a la correcta función de la red; propósito , pues si algunos usuarios
desempeñan tareas similares se puede reducir el tráfico requerido por el uso de software, y otra
forma de agrupamiento de host será por propiedad ya sea por una compañía, departamento,
etc., pues esto permite un cumplimiento y administración de seguridad en la red.
Sabemos que entre más grande sea nuestra red los problemas que se pueden suscitar serán
mayores, para evitar esto se dividen en redes más pequeñas interconectadas. De esta manera se
tiene un mejoramiento en el rendimiento de los recursos de red como la capacidad de ancho de
banda, enrutamiento y tráfico. Los factores que contribuyen a que ocurra sobrecarga pueden ser
los broadcasts que son mensajes que se envían entre host y permiten la comunicación entre ellos,
pero grandes cantidades de estos consumen el ancho de banda y ocasionan que algunas
funciones productivas que un host realiza sean interrumpidas. Ahora bien debe existir seguridad
entre redes y ésta es implementada en un router o firewall que permite que los datos conocidos
y confiables puedan tener acceso a la red. Es muy importante mencionar que debe existir una
administración de direcciones entre hosts pues necesitan conocer la dirección de un dispositivo
intermediario al que le envían paquetes para las direcciones destino. Este dispositivo
intermediario se le llama gateway, es un router que sirve como salida desde la red. Sin embargo
para poder dividir redes, es necesario el direccionamiento jerárquico. Una dirección jerárquica
identifica cada host de manera exclusiva, permitiendo que una red sea dividida en niveles, y
admitiendo que los paquetes vallan escalando niveles entre hosts sin ser minuciosamente
examinados, solo con saber que van dirigidos al siguiente host y así sucesivamente hasta llegar al

5. host destino. Considerando estos aspectos podremos dividir nuestra red para tener una mejor
gestión en ella y garantizar él envió y recepción de paquetes exitosamente.
Ahora describiremos un poco más de un Gateway el cual permite la comunicación entre un host y
otra red a través de un dispositivo intermediario, un host tiene una dirección de gateway por
defecto definida, esta dirección de gateway es de una interfaz de router que está conectada a la
misma red que el host. Para poder tener contacto con un dispositivo en otra red, un host usa la
dirección de este gateway, para enviar un paquete fuera de la red local. Se tiene que un router
necesita una ruta por donde enviar el paquete, a lo cual es llamado dirección del siguiente salto. Si
el host de destino está en la misma red que el host de origen, el paquete se envía entre dos hosts
en el medio local sin la necesidad de un router; de lo contrario, si el host de destino y el host de
origen no están en la misma red, el paquete puede llevar una PDU de la capa de Transporte por
medio de varias redes y varios routers.
El gateway por defecto está establecido dentro del host, que tiene la dirección IPv4 del host como
la trayectoria de gateway deben tener la misma porción de red de sus respectivas direcciones.
Para poder reenviar un paquete, debe contener las rutas que identifiquen el destino de donde se
están enviando paquetes, ya sea al host de la red local o al Gateway. En donde el proceso de
enrutamiento decide reenviar cada paquete que llega a la interfaz del Gateway, usando una ruta
para asignar una dirección de red de destino hacia el siguiente salto y después enviar el paquete a
la dirección del próximo salto.
La tabla de enrutamiento almacena información sobre las redes conectadas que están
directamente adjuntas a una de las interfaces del router, estas interfaces son los gateways para los
hosts en las diferentes redes locales. Así como también a las redes remotas que son redes que no
están conectadas directamente al router, las rutas a esas redes se pueden configurar
manualmente en el router por el administrador de red o también pueden ser aprendidas
automáticamente utilizando protocolos de enrutamiento dinámico. Se tienen tres características
de los routers en una tabla de enrutamiento que son: red de destino, próximo salto y métrica (se
utiliza la métrica para decidir qué ruta aparece en la tabla de enrutamiento). Los hosts también
requieren una tabla de enrutamiento para asegurarse de que los paquetes de la capa de Red estén
dirigidos a la red de destino correcta, en la tabla local del host comúnmente contiene su conexión
directa a la red y su propia ruta por defecto al gateway.
La red de destino que aparece en la entrada de la tabla de enrutamiento, llamada ruta, representa
un rango de direcciones de hosts, así como también rango de direcciones de red y de host; el
direccionamiento de la Capa 3 significa que una entrada de ruta podría referirse a una red general
grande y otra entrada podría referirse a una subred de la misma red, de esta forma los paquetes
con direcciones host de destino en uno de los rangos de red mostrados se harán coincidir con el
próximo salto que conduce a dicha red.
Un router se puede configurar para que tenga una ruta default, la cual es una ruta que coincida
con todas las redes de destino, donde se recomienda la dirección 0.0.0.0 para las redes IPv4. La
ruta default se usa para enviar paquetes para los que no hay entrada en la tabla de enrutamiento

6. para la red de destino, para los cuales los paquetes con la dirección host de destino que no se
encuentren en los rangos de la red mostrados, se reenviaran al Gateway como último recurso.
En la tabla de enrutamiento de un router, cada ruta enumera un siguiente salto para cada
dirección de destino abarcada por la ruta, a medida que cada paquete llega al router, la dirección
de la red de destino es analizada y comparada con las rutas en la tabla de enrutamiento, en donde
se determina una ruta coincidente, la dirección del siguiente salto para esa ruta se usa para enviar
el paquete hacia ese destino, posteriormente el router envía el paquete hacia la interfaz a la cual
está conectado el router del siguiente salto, siendo éste el gateway a las redes fuera del destino
intermedio.
El enrutamiento se hace paquete por paquete y salto por salto, donde cada paquete es tratado de
manera independiente en cada router a lo largo de la ruta; el salto y el router analizan la dirección
IP de destino para cada paquete y después controla la tabla de enrutamiento para reenviar
información.
En el router, se analiza la dirección de destino en el encabezado del paquete. Si una ruta
coincidente en la tabla de enrutamiento muestra que la red de destino está conectada
directamente al router, el paquete es reenviado a la interfaz a la cual está conectada la red, en
este caso, no existe siguiente salto. Para ubicarlo en la red conectada, el paquete primero debe ser
re encapsulado por el protocolo de la Capa 2 y luego reenviado hacia la interfaz; Si la ruta que
coincide con la red de destino del paquete es una red remota, el paquete es reenviado a la interfaz
indicada, encapsulado por el protocolo de la Capa 2 y enviado a la dirección del siguiente salto.
Las rutas default son importantes porque el router del gateway no siempre tiene una ruta a cada
red posible en Internet, si el paquete es reenviado usando una ruta default, eventualmente llegará
a un router que tiene una ruta específica a la red de destino, este router puede ser el router al cual
esta red está conectada. Se tiene que si no hay una dirección coincidente en la tabla de
enrutamiento ni una dirección predeterminada disponible, se descarta el paquete IP y por lo
tanto, no se lo reenvía y ni se lo devuelve.
Ahora vamos a conocer los procesos de enrutamiento y los protocolos para compartir rutas.
Entonces el enrutamiento solicita que cada router conozca el siguiente salto en la ruta hacia la
red de destino en la que será entregado el paquete. La tabla de enrutamiento tiene información
que el router utiliza al reenviar paquetes, si la información está desactualizada los paquetes no
podrán reenviarse al siguiente salto y causan retrasos o pérdidas de paquetes. Cuando se
configuran manualmente las rutas a redes remotas se le denomina enrutamiento estático, cada
router debe estar configurado con rutas estáticas para los saltos siguientes y deben ser
periódicamente actualizados ya que si no sucede esto la información puede ser inadecuada o
parcial. Cuando la información es actualizada o modificada es pasada a otros routers y éstos
deberán modificar su propia tabla de enrutamiento y así pasarle la información a otros routers.
De esta forma, todos los routers tienen sus tablas de enrutamiento actualizadas dinámicamente
Los protocolos de enrutamiento más comunes son:

7. • Protocolo de información de enrutamiento (RIP),
• Protocolo de enrutamiento de gateway interior mejorado (EIGRP), y
• Open Shortest Path First (OSPF).
No obstante, aunque los protocolos de enrutamiento proporcionan routers con tablas de
enrutamiento actualizadas, se agrega una sobrecarga de ancho de banda en la red y los routers
que contienen protocolos como EIGRP y OSPF deben tener suficiente capacidad de
procesamiento para implementar los algoritmos del protocolo para efectuar el enrutamiento
acertado del paquete y enviarlo.
Conclusiones:
En este tema acerca de la capa de red del modelo OSI aprendí las funciones que realiza la misma,
conocimos como se realiza la comunicación que se realiza de un dispositivo de origen a un
dispositivo final, aprendí los procesos por los cuales un dato o cualquier tipo de información tiene
que pasar para poder llegar a su destino, el primero es direccionamiento, encapsulación ,
enrutamiento y Desencapsulación, esos procesos representan las funciones que realiza la capa de
red del modelo OSI y conjuntamente logran que el dato llegue a su destino. En la investigación
realizada se describieron los aspectos básicos de las rutas, direccionamiento, enrutamiento y sus
respectivas tablas, la confirmación del gateway y su ruta, así como se aprendió a diferenciar la
ruta destino.
Bibliografía:
Material de Cisco.
http://mirelucx.over-blog.com/article-29140134.html