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Brinda servicios para que los terminales intercambien datos en la red, usa los siguientes procesos:

  1. Direccionamiento: cada terminal debe tener asignada una dirección (IP).
  2. Encapsulamiento: Encapsula la PDU de la capa de transporte (segmento) en un paquete, le agrega encabezado IP.
  3. Routing: selecciona la mejor ruta para llegar a su destino. Cada salto es un paquete que pasa por un router.
  4. Desencapsulamiento: Verifica la dirección IP destino del paquete, si coincide, se transfiere al servicio de capa 4.

Mientras los segmentos de la capa 4 determinan la aplicación o proceso que envía o recibe el mensaje, el paquete IP es utilizado para determinar la computadora o terminal que envía o recibe el mensaje.

Se puede decir que IP es un protocolo de sobrecarga baja (no usa acuse de recibido), a continuación algunas características de los paquetes de capa 3:

  • Sin conexión: no establece conexión al momento de enviar el mensaje.
  • Servicio mínimo: no confiable, la entrega de los paquetes no está garantizada. Las capas superiores deben de solucionar el problema de paquetes faltantes.
  • Independiente de los medios: la capa 2 indica el tamaño máximo MTU (unidad de transmisión máxima), al ser inferior al paquete IP se utiliza fragmentación de paquetes (se fragmenta, se envían los paquetes fragmentados y se unen de nuevo).

Encabezado del paquete IP

  1. Versión: 4 bits (IPv4, ARP).
  2. Servicios diferenciados, DiffServ DS: Tipo de servicio (prioridad de cada paquete), punto de código de servicios diferenciados DSCP y notificación de congestión explicita ECN.
  3. Tiempo de duración TTL: 8 bits, establecido por el emisor. Por cada salto en un router se reduce en 1, al llegar a 0 el paquete se descarta y se envía el mensaje ICMP tiempo superado.
  4. Protocolo: 8 bits, ICMP, TCP o UDP.
  5. IPv4 de origen.
  6. IPv4 destino.

La fragmentación de paquetes utiliza campos extras: campo de identificación, señaladores y desplazamiento de fragmentos.

Desventajas del protocolo IPv4

  • Agotamiento de direcciones (4000 millones de direcciones).
  • Tabla de routing de internet: los routers de internet utilizan una gran cantidad de recursos para hacer operaciones de routing.
  • Conectividad: la conectividad directa entre dispositivos no es posible debido a la utilización de NAT.

Ventajas del protocolo IPv6

  • Abundantes direcciones (340 sextillones contra 4000 millones).
  • Mejor manejo de paquetes (utiliza menos campos).
  • No utiliza NAT: hay una gran cantidad de direcciones, así que no se requiere la utilización de direcciones locales. Los dispositivos IPv6 pueden todos tener una dirección única global.

Encabezado del paquete IPv6

Las diferencias principales entre IPv4 son las siguientes:

  • Las direcciones IPv4 son de 32 bits, las de IPv6 son de 128 bits.
  • IPv4 utiliza 12 campos de encabezado básicos, IPv6 utiliza 8.
  • IPv6 utiliza un nuevo campo de encabezado: etiqueta de flujo.
  • Encabezados comunes entre IPv4 e IPv6: versión, IP de origen y destino.
  • Encabezados que cambiaron de nombre y posición en IPv6: clase de tráfico, longitud del contenido, encabezado siguiente y límite de datos.

A continuación los campos del encabezado IPv6:

  1. Versión: 4 bits, IPv6
  2. Clase de tráfico: 8 bits, campo DS en IPv4
  3. Etiqueta de flujo: 20 bits, los routers asignan un mismo manejo a los paquetes que tienen la misma etiqueta.
  4. Longitud del contenido: 16 bits, longitud de los datos o el paquete.
  5. Encabezado siguiente: 8 bits, equivalente al campo protocolo de IPv4 (ICMP, TCP, UDP).
  6. Limite de saltos: 8 bits, reemplaza al campo TTL de IPv4.
  7. Dirección IPv6 de origen.
  8. Dirección IPv6 de destino.

El encabezado de extensión EH IPv6 se ubica entre el encabezado IPv6 y los datos del paquete, es utilizado para fragmentar, dar movilidad, seguridad, entre otras opciones.

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