La Capa de red o Capa 3 de OSI provee servicios para intercambiar secciones de datos individuales a través de la red entre dispositivos finales identificados.
Para realizar este transporte la Capa 3 utiliza cuatro procesos básicos:
Direccionamiento,
Encapsulamiento,
Enrutamiento , y
Desencapsulamiento.
Capa de Red – Comunicación de Host a Host
1. Direccionamiento
Los segmentos de datos deben dirigirse a un dispositivo final, este debe tener una dirección única, y entonces al dispositivo se le llama host.
2. Encapsulacion
La PDU de la capa de Red, debe contener las direcciones origen y destino.
El PDU de la capa de Red la llamamos paquete.
La dirección del host al cual se le está enviando se la llama dirección destino.
La dirección del host origen se la llama dirección origen.
Capa de Red – Comunicación de Host a Host
3. Enrutamiento
Durante el recorrido a través de una red, el paquete puede atravesar muchos dispositivos intermediarios (ej. routers).
A cada ruta que toma un paquete para llegar al próximo dispositivo se la llama salto.
Si los host origen y destino no están conectados a la misma red.
La capa de red debe proveer los servicios para dirigir estos paquetes a su host destino.
Los dispositivos intermediarios que conectan las redes son los routers.
La función del router es seleccionar las rutas y dirigir paquetes hacia su destino.
4. Desencapsulamiento
Finalmente, el paquete llega al host destino y es procesado en la Capa 3.
El paquete es desencapsulado por la capa de Red y la PDU de la Capa 4 contenida en el paquete pasa hasta el servicio adecuado en la capa de Transporte.
Capa de Red – Comunicación de Host a Host
Los protocolos implementados en la capa de Red que llevan datos del usuario son:
versión 4 del Protocolo de Internet (IPv4),
versión 6 del Protocolo de Internet (IPv6),
intetercambio Novell de paquetes de internetwork (IPX),
AppleTalk, y
servicio de red sin conexión (CLNS/DECNet).
El Protocolo de Internet (IPv4 y IPv6) es el protocolo de transporte de datos de la capa 3 más ampliamente utilizado.
Protocolos de capa de Red
La versión 4 de IP (IPv4) es la versión más utilizada.
Es el único protocolo de Capa 3 que se utiliza para llevar datos de usuario a través de Internet.
La versión 6 de IP (IPv6) está desarrollada y se implementa en algunas áreas.
IPv6 operará junto con IPv4 y puede reemplazarlo en el futuro.
Características básicas de IPv4:
Sin conexión: No establece conexión antes de enviar los paquetes de datos.
Máximo esfuerzo (no confiable): No se usan encabezados para garantizar la entrega de paquetes.
Medios independientes: Operan independientemente del medio que lleva los datos.
Protocolo IPv4
Los paquetes IP se envían sin notificar al host final que están llegando.
Los protocolos orientados a la conexión, como TCP.
Requieren el intercambio del control de datos para establecer la conexión así como también los campos adicionales en el encabezado de la PDU.
Como IP trabaja sin conexión, no requiere un intercambio inicial de información de control para establecer una conexión de extremo a extremo antes de que los paquetes sean enviados, ni requiere campos adicionales en el encabezado de la PDU para mantener esta conexión.
La entrega del paquete sin conexión puede hacer que los paquetes lleguen a destino fuera de secuencia.
Si los paquetes que no funcionan o están perdidos crean problemas para la aplicación que usa los datos, luego los servicios de las capas superiores tendrán que resolver estas cuestiones.
Protocolo IPv4 – Servicio sin conexión
Como los protocolos en otras capas pueden administrar la confiabilidad, se le permite a IP funcionar con mucha eficiencia en la capa de Red.
IP a menudo se considera un protocolo no confiable.
No hay acuses de recibo de entrega de paquetes.
No hay control de error para datos.
No existe la posibilidad de retransmitir paquetes.
No significa que IP funciona adecuadamente solo algunas veces, sino que IP no tiene la capacidad de administrar ni recuperar paquetes no entregados o corruptos.
Protocolo IPv4- Servicio de máximo esfuerzo (no confiable)
IPv4 e IPv6 operan independientemente de los medios que llevan los datos a capas inferiores del stack del protocolo.
Cualquier paquete IP individual puede ser comunicado eléctricamente por cable, como señales ópticas por fibra, o sin cables como las señales de radio.
Es responsabilidad de la capa de Enlace de datos de OSI tomar un paquete IP y prepararlo para transmitirlo por el medio de comunicación.
Existe, no obstante, una característica principal de los medios que la capa de Red considera:
Se le llama Unidad máxima de transmisión (MTU).
El tamaño máximo de la PDU que cada medio puede transportar.
La capa de Enlace de datos pasa la MTU hacia arriba hasta la capa de Red.
La capa de Red entonces determina de qué tamaño crear sus paquetes.
En algunos casos, un dispositivo intermediario, generalmente un router, necesitará separar un paquete cuando se lo envía desde un medio a otro medio con una MTU más pequeña.
A este proceso se lo llama fragmentación de paquetes o fragmentación.
Protocolo IPv4 – Independiente de los medios
IPv4 encapsula o empaqueta el datagrama o segmento de la capa de Transporte para que la red pueda entregarlo a su host destino.
Los segmentos de la capa de Transporte pueden ser empaquetados fácilmente por los protocolos de la capa de Red existentes, como IPv4 e IPv6, o por cualquier protocolo nuevo que pueda desarrollarse en el futuro.
La porción de datos del paquete, es decir, el PDU de la Capa de transporte encapsulada, permanece sin cambios durante los procesos de la capa de red.
Los routers pueden implementar estos protocolos de la capa de Red para operar concurrentemente en una red hacia y desde el mismo host u otro.
El enrutamiento realizado por estos dispositivos intermediarios sólo considera el contenido del encabezado de paquetes que encapsula el segmento.
Paquete IPv4
IPv4 define muchos campos diferentes en el encabezado del paquete.
Este curso considerará estos 6 campos clave:
Dirección IP origen,
Dirección IP destino,
Tiempo de existencia (TTL),
Tipo de servicio (ToS),
Protocolo, y
Desplazamiento del fragmento.
Dirección IP origen (32 bits)
Representa la dirección de host de capa de red de origen del paquete.
Dirección IP destino (32 bits)
Representa la dirección de host de capa de red de destino del paquete.
Encabezado de paquete IPv4
Tiempo de Vida (8 bits)
EL Tiempo de vida (TTL) indica el tiempo resto de "vida" del paquete.
El valor TTL disminuye en uno cada vez que el paquete es procesado por un router (es decir, en cada salto).
Cuando el valor se vuelve cero, el router descarta o elimina el paquete y es eliminado del flujo de datos de la red.
Este mecanismo evita que los paquetes que no pueden llegar a destino sean enviados indefinidamente entre los routers en un routing loop.
Disminuyendo el valor TTL en cada salto se asegura que eventualmente se vuelva cero y que se descartará el paquete con el campo TTL vencido.
Encabezado de Paquete IPv4
Tiempo de Vida: Demo
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