DCN: protocolos de capa de red

Cada computadora en una red tiene una dirección IP mediante la cual se puede identificar y direccionar de manera única. Una dirección IP es una dirección lógica de capa 3 (capa de red). Esta dirección puede cambiar cada vez que se reinicia una computadora. Una computadora puede tener una IP en un momento dado y otra IP en un momento diferente.

Protocolo de resolución de direcciones (ARP)

Mientras se comunica, un host necesita la dirección de capa 2 (MAC) de la máquina de destino que pertenece al mismo dominio de transmisión o red. Una dirección MAC se graba físicamente en la tarjeta de interfaz de red (NIC) de una máquina y nunca cambia.

Por otro lado, la dirección IP en el dominio público rara vez se cambia. Si se cambia la NIC en caso de alguna falla, la dirección MAC también cambia. De esta forma, para que tenga lugar la comunicación de Capa 2, se requiere un mapeo entre los dos.

Para conocer la dirección MAC de un host remoto en un dominio de transmisión, una computadora que desee iniciar la comunicación envía un mensaje de transmisión ARP preguntando: "¿Quién tiene esta dirección IP?" Debido a que es una transmisión, todos los hosts del segmento de red (dominio de transmisión) reciben este paquete y lo procesan. El paquete ARP contiene la dirección IP del host de destino, con el que el host de envío desea hablar. Cuando un host recibe un paquete ARP destinado a él, responde con su propia dirección MAC.

Una vez que el host obtiene la dirección MAC de destino, puede comunicarse con el host remoto utilizando el protocolo de enlace de Capa 2. Este mapeo de MAC a IP se guarda en la caché ARP de los hosts emisores y receptores. La próxima vez, si necesitan comunicarse, pueden consultar directamente su caché ARP respectiva.

ARP inverso es un mecanismo en el que el host conoce la dirección MAC del host remoto, pero requiere conocer la dirección IP para comunicarse.

Protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP)

ICMP es un protocolo de informe de errores y diagnóstico de red. ICMP pertenece al conjunto de protocolos IP y utiliza IP como protocolo de operador. Después de construir el paquete ICMP, se encapsula en el paquete IP. Dado que la IP en sí misma es un protocolo no confiable de mejor esfuerzo, también lo es ICMP.

Cualquier comentario sobre la red se envía al host de origen. Si ocurre algún error en la red, se informa mediante ICMP. ICMP contiene docenas de mensajes de diagnóstico y notificación de errores.

ICMP-echo e ICMP-echo-reply son los mensajes ICMP más utilizados para comprobar la accesibilidad de los hosts de un extremo a otro. Cuando un host recibe una solicitud de eco ICMP, está obligado a enviar una respuesta de eco ICMP. Si hay algún problema en la red de tránsito, el ICMP informará ese problema.

Protocolo de Internet versión 4 (IPv4)

IPv4 es un esquema de direccionamiento de 32 bits que se utiliza como mecanismo de direccionamiento de host TCP / IP. El direccionamiento IP permite que cada host de la red TCP / IP sea identificable de forma única.

IPv4 proporciona un esquema de direccionamiento jerárquico que le permite dividir la red en subredes, cada una con un número bien definido de hosts. Las direcciones IP se dividen en muchas categorías:

  • Class A  - utiliza el primer octeto para las direcciones de red y los últimos tres octetos para el direccionamiento del host

  • Class B  - utiliza los dos primeros octetos para las direcciones de red y los dos últimos para el direccionamiento del host

  • Class C  - utiliza los primeros tres octetos para las direcciones de red y el último para el direccionamiento del host

  • Class D  - Proporciona un esquema de direccionamiento IP plano en contraste con la estructura jerárquica de los tres anteriores.

  • Class E  - Se utiliza como experimental.

IPv4 también tiene espacios de direcciones bien definidos para ser utilizados como direcciones privadas (no enrutables en Internet) y direcciones públicas (proporcionadas por los ISP y son enrutables en Internet).

Aunque la propiedad intelectual no es confiable; proporciona un mecanismo de "mejor esfuerzo-entrega".

Protocolo de Internet versión 6 (IPv6)

El agotamiento de las direcciones IPv4 dio lugar a una versión 6 del Protocolo de Internet de próxima generación. IPv6 direcciona sus nodos con una dirección de 128 bits que proporciona una gran cantidad de espacio de direcciones para su uso futuro en todo el planeta o más allá.

IPv6 ha introducido el direccionamiento Anycast pero ha eliminado el concepto de transmisión. IPv6 permite que los dispositivos adquieran por sí mismos una dirección IPv6 y se comuniquen dentro de esa subred. Esta configuración automática elimina la confiabilidad de los servidores de Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP). De esta manera, incluso si el servidor DHCP en esa subred está inactivo, los hosts pueden comunicarse entre sí.

IPv6 proporciona una nueva característica de movilidad IPv6. Las máquinas equipadas con IPv6 móviles pueden moverse sin necesidad de cambiar sus direcciones IP.

IPv6 aún se encuentra en fase de transición y se espera que reemplace completamente a IPv4 en los próximos años. En la actualidad, hay pocas redes que se ejecuten en IPv6. Hay algunos mecanismos de transición disponibles para que las redes habilitadas para IPv6 hablen y se muevan por diferentes redes fácilmente en IPv4. Estos son:

  • Implementación de doble pila
  • Tunneling
  • NAT-PT