version

• Versión. Es la 4. Permite las actualizaciones.
• IHL. La longitud del encabezamiento en palabras de 32 bits. El valor máximo es 15, o 60 bytes.
• Tipo de servicio. Determina si el envío y la velocidad de los datos es fiable. No usado.
• Longitud total. Hasta un máximo de 65.535 bytes.
• Identificación. Para determinar a qué datagrama pertenece un fragmento.
• DF (Don't Fragment). El destino no puede montar el datagrama de nuevo.
• MF (More Fragments). No establecido en el fragmento último.
• Desplazamiento del fragmento. A qué parte del datagrama pertenece este fragmento. El tamaño del fragmento elemental es 8 bytes.
• Tiempo de vida. Se decrementa cada salto.
• Protocolo. Protocolo de transporte en que se debiera basar el datagrama. Las opciones incluyen el enrutamiento estricto (se especifica la ruta completa), el enrutamiento suelto (se especifican solamente algunos routers en la ruta), y grabación de la ruta

La operación técnica en la que los datos son transmitidos a través de la red se puede dividir en dos pasos discretos, sistemáticos. A cada paso se realizan ciertas acciones que no se pueden realizar en otro paso. Cada paso incluye sus propias reglas y procedimientos, o protocolo.

Los pasos del protocolo se tienen que llevar a cabo en un orden apropiado y que sea el mismo en cada uno de los equipos de la red.

En el equipo origen, estos pasos se tienen que llevar a cabo de arriba hacia abajo. En el equipo de destino, estos pasos se tienen que llevar a cabo de abajo hacia arriba.

El equipo origen:

Los protocolos en el equipo origen:

2. Se dividen en secciones más pequeñas, denominadas paquetes.
3. Se añade a los paquetes información sobre la dirección IP, de forma que el equipo de destino pueda determinar si los datos le pertenecen.
4. Prepara los datos para transmitirlos a través de la NIC y enviarlos a través del cable de la red.

El equipo de destino:

Los protocolos en el equipo de destino constan de la misma serie de pasos, pero en sentido inverso.

2. Toma los paquetes de datos del cable y los introduce en el equipo a través de la NIC.
3. Extrae de los paquetes de datos toda la información transmitida eliminando la información añadida por el equipo origen.
4. Copia los datos de los paquetes en un búfer para reorganizarlos enviarlos a la aplicación.

Los equipos origen y destino necesitan realizar cada paso de la misma forma para que los datos tengan la misma estructura al recibirse que cuando se enviaron.

direcciones

Direcciones en la versión 6:

El sistema de direcciones es uno de los cambios más importantes que afectan a la versión 6 del protocolo IP, donde se han pasado de los 32 a los 128 bit (cuatro veces mayor).

Estas nuevas direcciones identifican a un interfaz o conjunto de interfaces y no a un nodo, aunque como cada interfaz pertenece a un nodo, es posible referirse a éstos a través de su interfaz.

El número de direcciones diferentes que pueden utilizarse con 128 bits es enorme. Teóricamente serían 2128 direcciones posibles, siempre que no apliquemos algún formato u organización a estas direcciones. Este número es extremadamente alto, pudiendo llegar a soportar más de 665.000 trillones de direcciones distintas por cada metro cuadrado de la superficie del planeta Tierra. Según diversas fuentes consultadas, estos números una vez organizados de forma práctica y jerárquica quedarían reducidos en el peor de los casos a 1.564 direcciones por cada metro cuadrado, y siendo optimistas se podrían alcanzar entre los tres y cuatro trillones.

Existen tres tipos básicos de direcciones IPv6 según se utilicen para identificar a un interfaz en concreto o a un grupo de interfaces. Los bits de mayor peso de los que componen la dirección IPv6 son los que permiten distinguir el tipo de dirección, empleándose un número variable de bits para cada caso. Estos tres tipos de direcciones son:

• Direcciones unicast: Son las direcciones dirigidas a un único interfaz de la red. Las direcciones unicast que se encuentran definidas actualmente están divididas en varios grupos. Dentro de este tipo de direcciones se encuentra también un formato especial que facilita la compatibilidad con las direcciones de la versión 4 del protocolo IP.
• Direcciones anycast: Identifican a un conjunto de interfaces de la red. El paquete se enviará a un interfaz cualquiera de las que forman parte del conjunto. Estas direcciones son en realidad direcciones unicast que se encuentran asignadas a varios interfaces, los cuales necesitan ser configurados de manera especial. El formato es el mismo que el de las direcciones unicast.
• Direcciones multicast: Este tipo de direcciones identifica a un conjunto de interfaces de la red, de manera que el paquete es enviado a cada una de ellos individualmente.

Las direcciones de broadcast no están implementadas en esta versión del protocolo, debido a que esta misma función puede realizarse ahora mediante el uso de las direcciones multicast.

MOTIVOS DEL SURGIMIENTO DE LA IP VERSION 6:

El motivo básico para crear un nuevo protocolo fue la falta de direcciones. IPv4 tiene un espacio de direcciones de 32 bits, en cambio IPv6 ofrece un espacio de 128 bits. El reducido espacio de direcciones de IPv4, junto al hecho de falta de coordinación para su asignación durante la década de los 80, sin ningún tipo de optimización, dejando incluso espacios de direcciones discontinuos, generan en la actualidad, dificultades no previstas en aquel momento.

Otros de los problemas de IPv4 es la gran dimensión de las tablas de ruteo en el backbone de Internet, que lo hace ineficaz y perjudica los tiempos de respuesta.

Debido a la multitud de nuevas aplicaciones en las que IPv4 es utilizado, ha sido necesario agregar nuevas funcionalidades al protocolo básico, aspectos que no fueron contemplados en el análisis inicial de IPv4, lo que genera complicaciones en su escalabilidad para nuevos requerimientos y en el uso simultáneo de dos o más de dichas funcionalidades.

Entre las más conocidas se pueden mencionar medidas para permitir la Calidad de Servicio, Seguridad y movilidad.

FUNCIONAMIENTO DE LA CAPA DE RED EN EL MODELO OSI:

La capa de red proporciona sus servicios a la capa de transporte, siendo una capa compleja que proporciona conectividad y selección de la mejor ruta para la comunicación entre máquinas que pueden estar ubicadas en redes geográficamente distintas.

Es la responsable de las funciones de conmutación y enrutamiento de la información (direccionamiento lógico), proporcionando los procedimientos necesarios para el intercambio de datos entre el origen y el destino, por lo que es necesario que conozca la topología de la red (forma en que están interconectados los nodos), con objeto de determinar la ruta más adecuada.

Sus principales funciones son:

• Dividir los mensajes de la capa de transporte (segmentos) en unidades más complejas, denominadas paquetes, a los que asigna las direcciones lógicas de los computadores que se están comunicando.
• Conocer la topología de la red y manejar el caso en que la máquina origen y la máquina destino estén en redes distintas.
• Encaminar la información a través de la red en base a las direcciones del paquete, determinando los métodos de conmutación y enrutamiento a través de dispositivos intermedios (routers).
• Enviar los paquetes de nodo a nodo usando un circuito virtual o datagramas.
• Ensamblar los paquetes en el computador destino.

En esta capa es donde trabajan los routers, dispositivos encargados de encaminar o dirigir los paquetes de datos desde el origen hasta el destino a través de la mejor ruta posible entre ellos.

FUNCIONAMIENTO DE LA IP DENTRO DEL MODELO OSI:

El protocolo de IP es la base fundamental de Internet. Hace posible enviar datos de la fuente al destino. El nivel de transporte parte el flujo de datos en datagramas. Durante su transmisión se puede partir un datagrama en fragmentos que se montan de nuevo en el destino

Paquetes de IP:

fromato

Formato de la cabecera:

El tamaño de la cabecera que el protocolo IPv6 añade a los datos es de 320 bit, el doble que en la versión 4. Sin embargo, esta nueva cabecera se ha simplificado con respecto a la anterior. Algunos campos se han retirado de la misma, mientras que otros se han convertido en opcionales por medio de las extensiones. De esta manera los routers no tienen que procesar parte de la información de la cabecera, lo que permite aumentar de rendimiento en la transmisión. El formato completo de la cabecera sin las extensiones es el siguiente:

• Versión: Número de versión del protocolo IP, que en este caso contendrá el valor 6. Tamaño: 4 bit.
• Prioridad: Contiene el valor de la prioridad o importancia del paquete que se está enviando con respecto a otros paquetes provenientes de la misma fuente. Tamaño: 4 bit.
• Etiqueta de flujo: Campo que se utiliza para indicar que el paquete requiere un tratamiento especial por parte de los routers que lo soporten. Tamaño: 24 bit.
• Longitud: Es la longitud en bytes de los datos que se encuentran a continuación de la cabecera. Tamaño: 16 bit.
• Siguiente cabecera: Se utiliza para indicar el protocolo al que corresponde la cabecera que se sitúa a continuación de la actual. El valor de este campo es el mismo que el de protocolo en la versión 4 de IP. Tamaño: 8 bit.
• Límite de existencia: Tiene el mismo propósito que el campo de la versión 4, y es un valor que disminuye en una unidad cada vez que el paquete pasa por un nodo. Tamaño:8 bit.
• Dirección de origen: El número de dirección del host que envía el paquete. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4. Tamaño: 128 bit.
• Dirección de destino: Número de dirección de destino, aunque puede no coincidir con la dirección del host final en algunos casos. Su longitud es cuatro veces mayor que en la versión 4 del protocolo IP. Tamaño: 128 bit.

Organización de la cabecera IPv6.
Versión Prioridad Etiqueta de flujo Longitud Siguiente cabecera Límite de existencia Dirección de origen Dirección de destino

Las extensiones que permite añadir esta versión del protocolo se sitúan inmediatamente después de la cabecera normal, y antes de la cabecera que incluye el protocolo de nivel de transporte.

Los datos situados en cabeceras opcionales se procesan sólo cuando el mensaje llega a su destino final, lo que supone una mejora en el rendimiento. Otra ventaja adicional es que el tamaño de la cabecera no está limitado a un valor fijo de bytes como ocurría en la versión 4.

Por razones de eficiencia, las extensiones de la cabecera siempre tienen un tamaño múltiplo de 8 bytes. Actualmente se encuentran definidas extensiones para routing extendido, fragmentación y ensamblaje, seguridad, confidencialidad de datos, etc.

Direcciones en la versión 6:

El sistema de direcciones es uno de los cambios más importantes que afectan a la versión 6 del protocolo IP, donde se han pasado de los 32 a los 128 bit (cuatro veces mayor).

Estas nuevas direcciones identifican a un interfaz o conjunto de interfaces y no a un nodo, aunque como cada interfaz pertenece a un nodo, es posible referirse a éstos a través de su interfaz.

El número de direcciones diferentes que pueden utilizarse con 128 bits es enorme. Teóricamente serían 2128 direcciones posibles, siempre que no apliquemos algún formato u organización a estas direcciones. Este número es extremadamente alto, pudiendo llegar a soportar más de 665.000 trillones de direcciones distintas por cada metro cuadrado de la superficie del planeta Tierra. Según diversas fuentes consultadas, estos números una vez organizados de forma práctica y jerárquica quedarían reducidos en el peor de los casos a 1.564 direcciones por cada metro cuadrado, y siendo optimistas se podrían alcanzar entre los tres y cuatro trillones.

ip

IP (PROTOCOLO DE INTERNET):

Cada computador que se conecta a Internet se identifica por medio de una dirección IP. Ésta se compone de 4 campos comprendidos entre el 0 y el 255 ambos inclusive y separados por puntos.

No está permitido que coexistan en la Red dos computadores distintos con la misma dirección, puesto que de ser así, la información solicitada por uno de los computadores no sabría a cual de ellos dirigirse.

Dicha dirección es un número de 32 bit y normalmente suele representarse como cuatro cifras de 8 bit separadas por puntos.

La dirección de Internet (IP Address) se utiliza para identificar tanto al computador en concreto como la red a la que pertenece, de manera que sea posible distinguir a los computadores que se encuentran conectados a una misma red.

Con este propósito, y teniendo en cuenta que en Internet se encuentran conectadas redes de tamaños muy diversos, se establecieron tres clases diferentes de direcciones, las cuales se representan mediante tres rangos de valores:

• Clase A: Son las que en su primer byte tienen un valor comprendido entre 1 y 126, incluyendo ambos valores. Estas direcciones utilizan únicamente este primer byte para identificar la red, quedando los otros tres bytes disponibles para cada uno de los computadores que pertenezcan a esta misma red. Esto significa que podrán existir más de dieciséis millones de ordenadores en cada una de las redes de esta clase. Este tipo de direcciones es usado por redes muy extensas, pero hay que tener en cuenta que sólo puede haber 126 redes de este tamaño.
• Clase B: Estas direcciones utilizan en su primer byte un valor comprendido entre 128 y 191, incluyendo ambos. En este caso el identificador de la red se obtiene de los dos primeros bytes de la dirección, teniendo que ser un valor entre 128.1 y 191.254 (no es posible utilizar los valores 0 y 255 por tener un significado especial). Los dos últimos bytes de la dirección constituyen el identificador del host permitiendo, por consiguiente, un número máximo de 64516 ordenadores en la misma red.
• Clase C: En este caso el valor del primer byte tendrá que estar comprendido entre 192 y 223, incluyendo ambos valores. Este tercer tipo de direcciones utiliza los tres primeros bytes para el número de la red, con un rango desde 192.1.1 hasta 223.254.254. De esta manera queda libre un byte para el computador, lo que permite que se conecten un máximo de 254 computadores en cada red. Estas direcciones permiten un menor número de computadores que las anteriores, aunque son las más numerosas pudiendo existir un gran número redes de este tipo (más de dos millones).
• Clase D: Las direcciones de esta clase estan reservadas para multicasting que son usadas por direcciones de computadores en areas limitadas.
• Clase E: Son direcciones que se encuentran reservadas para su uso futuro.

En la clasificación de direcciones anterior se puede notar que ciertos números no se usan. Algunos de ellos se encuentran reservados para un posible uso futuro, como es el caso de las direcciones cuyo primer byte sea superior a 223 (clases D y E, que aún no están definidas), mientras que el valor 127 en el primer byte se utiliza en algunos sistemas para propósitos especiales.

También es importante notar que los valores 0 y 255 en cualquier byte de la dirección no pueden usarse normalmente por tener otros propósitos específicos.

El número 0 está reservado para las máquinas que no conocen su dirección, pudiendo utilizarse tanto en la identificación de red para máquinas que aún no conocen el número de red a la que se encuentran conectadas, en la identificación de computador para máquinas que aún no conocen su número dentro de la red, o en ambos casos.

El número 255 tiene también un significado especial, puesto que se reserva para el broadcast. El broadcast es necesario cuando se pretende hacer que un mensaje sea visible para todos los sistemas conectados a la misma red. Esto puede ser útil si se necesita enviar el mismo datagrama a un número determinado de sistemas, resultando más eficiente que enviar la misma información solicitada de manera individual a cada uno. Otra situación para el uso de broadcast es cuando se quiere convertir el nombre por dominio de un ordenador a su correspondiente número IP y no se conoce la dirección del servidor de nombres de dominio más cercano.

Lo usual es que cuando se quiere hacer uso del broadcast se utilice una dirección compuesta por el identificador normal de la red y por el número 255 (todo unos en binario) en cada byte que identifique al computador. Sin embargo, por conveniencia también se permite el uso del número 255.255.255.255 con la misma finalidad, de forma que resulte más simple referirse a todos los sistemas de la red.

El broadcast es una característica que se encuentra implementada de formas diferentes dependiendo del medio utilizado, y por lo tanto, no siempre se encuentra disponible.

nivel

El Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos, conocido mundialmente como Modelo OSI (Open System Interconnection), fue creado por la ISO (Organizacion Estandar Internacional) y en él pueden modelarse o referenciarse diversos dispositivos que reglamenta la ITU (Unión de Telecomunicación Internacional), con el fin de poner orden entre todos los sistemas y componentes requeridos en la transmisión de datos, además de simplificar la interrelación entre fabricantes. Así, todo dispositivo de cómputo y telecomunicaciones podrá ser referenciado al modelo y por ende concebido como parte de un sistema interdependiente con características muy precisas en cada nivel.
Esta idea da la pauta para comprender que el modelo OSI existe potencialmente en todo sistema de cómputo y telecomunicaciones, pero que solo cobra importancia al momento de concebir o llevar a cabo la transmisión de datos.
El Modelo OSI cuenta con 7 capas o niveles:

• Nivel de Aplicación: Son los programas que ve el usuario.
• Nivel de Presentación: Es aquella que provee representación de datos, es decir, mantener la integridad y valor de los datos independientemente de la representación.
• Nivel de Sesión: Es un espacio en tiempo que se asigna al acceder al sistema por medio de un login en el cual obtenemos acceso a los recursos del mismo servidor conocido como "circuitos virtuales".La información que utiliza nodos intermedios que puede seguir una trayectoria no lineal se conoce como "sin conexión".
• Nivel de Transporte: Es la integridad de datos de extremo a extremo o sea que se encarga el flujo de datos del transmisor al receptor verificando la integridad de los mismos por medio de algoritmos de detección y corrección de errores, la capa de Red es la encargada de la información de enrutador e interceptores y aquella que maneja el Hardware(HW), ruteadores, puentes, multiplexores para mejorar el enrutamiento de los paquetes.
• Nivel de Red: Datos es aquella que transmite la información como grupos de bits, o sea que transforma los bits en frames o paquetes por lo cual si recibimos se espera en conjunto de señales para convertirlos en caracteres en cambio si se manda se convierte directamente cada carácter en señales ya sean digitales o analógicos.
• Nivel de Enlace de Datos: Es aquella que transmite la información como grupos de bits, o sea que transforma los bits en frames o paquetes por lo cual si recibimos se espera en conjunto de señales para convertirlos en caracteres en cambio si se manda se convierte directamente cada carácter en señales ya sean digitales o analógicos
• Nivel Físico: Transmite el flujo de bits sobre un medio físico y aquella que representa el cableado, las tarjetas y las señales de los dispositivos.

introduccion

¿Cuáles son sus capas?

En entregas futuras (Tutorial sobre las capas del modelo OSI) definiré bien cada capa y entraremos en detalles, pero por lo pronto vamos a mencionar las capas que, cuando uno se acostumbra, las llama por nombre o por número indistintamente.

1. Física
2. Enlace de datos
3. Red
4. Transporte
5. Sesión
6. Presentación
7. Aplicación

Como les decía, con el tiempo uno habla a veces de la capa 2 de OSI o de la capa de enlace de datos y así para cualquiera de ellas, por eso es importante saber muy bien qué número le corresponde a cada una y para recordar el nombre se recomienda usar mnemotécnia, es decir, inventarse una frase o cuento que ayude a recordar algo, a partir de la primera letra o algo así. Por ejemplo para recordar las primeras letras del modelo yo podría memorizar la frase La Física es Enteramente Responsable de Tener SujetosPresionando por Aprender o una mejor en orden inverso: Apenas Paso la Silla, TodosRevisamos Entera tu Falda. Quienes recomiendan estas técnicas dicen que son más efectivas si las frases son descabelladas, aunque confieso que yo personalmente nunca usé estas técnicas.

Conclusiones

El modelo de referencia OSI nos hace la vida más fácil cuando entramos al mundo de las telecomunicaciones, dado que nos da un lenguaje común para referirnos a los procesos requeridos para establecer una comunicación, si no lo tuvieramos tendríamos que aprender el modelo y terminología de cada tecnología que estudiemos. Éste es la base para cualquier estudio más avanzado de telecomunicaciones y redes de datos.

Si quiere seguir leyendo sobre el modelo OSI, he escrito varias entradas en secuencia sobre las diferentes partes del modelo, por ejemplo ¿En qué consiste la capa 1 del modelo de referencia OSI? Capa física.

Unidades de datos

El intercambio de información entre dos capas OSI consiste en que cada capa en el sistema fuente le agrega información de control a los datos, y cada capa en el sistema de destino analiza y quita la información de control de los datos como sigue:

Si una computadora (A) desea enviar datos a otra (B), en primer término los datos deben empaquetarse a través de un proceso denominado encapsulamiento, es decir, a medida que los datos se desplazan a través de las capas del modelo OSI, reciben encabezados, información final y otros tipos de información.

N-PDU

La Unidad de Datos de Protocolo (N-PDU) es la información intercambiada entre entidades pares, es decir, dos entidades pertenecientes a la misma capa pero en dos sistemas diferentes, utilizando una conexión N-1. Está compuesta por:

• N-SDU (Unidad de Datos del Servicio): son los datos que necesitan la entidades N para realizar funciones del servicio pedido por la entidad N+1.
• N-PCI (Información de Control del Protocolo): información intercambiada entre entidades N utilizando una conexión N-1 para coordinar su operación conjunta.

N-IDU

La Unidad de Datos de Interfaz (N-IDU): es la información transferida entre dos niveles adyacentes, es decir, dos capas contiguas. Está compuesta por:

• N-ICI (Información de Control de Interfaz): información intercambiada entre una entidad N+1 y una entidad N para coordinar su operación conjunta.
• Datos de Interfaz-(N): información transferida entre una entidad-(N+1) y una entidad-(N) y que normalmente coincide con la (N+1)-PDU.

Transmisión de los datos

Transferencia de información en el modelo OSI.

La capa de aplicación recibe el mensaje del usuario y le añade una cabecera constituyendo así la PDU de la capa de aplicación. La PDU se transfiere a la capa de aplicación del nodo destino, este elimina la cabecera y entrega el mensaje al usuario.

Para ello ha sido necesario todo este proceso:

1. Ahora hay que entregar la PDU a la capa de presentación para ello hay que añadirle la correspondiente cabecera ICI y transformarla así en una IDU, la cual se transmite a dicha capa.
2. La capa de presentación recibe la IDU, le quita la cabecera y extrae la información, es decir, la SDU, a esta le añade su propia cabecera (PCI) constituyendo así la PDU de la capa de presentación.
3. Esta PDU es transferida a su vez a la capa de sesión mediante el mismo proceso, repitiéndose así para todas las capas.
4. Al llegar al nivel físico se envían los datos que son recibidos por la capa física del receptor.
5. Cada capa del receptor se ocupa de extraer la cabecera, que anteriormente había añadido su capa homóloga, interpretarla y entregar la PDU a la capa superior.
6. Finalmente, llegará a la capa de aplicación, la cual entregará el mensaje al usuario.

Formato de los datos

Otros datos reciben una serie de nombres y formatos específicos en función de la capa en la que se encuentren, debido a como se describió anteriormente la adhesión de una serie de encabezados e información final. Los formatos de información son los que muestra el gráfico: