El protocolo de red de Internet: IP :: Redes ::

Versión 28/02/11 

:: Redes :: 

aplicación 

transporte 

red 

enlace 

El protocolo de red 

de Internet: IP 

física 

Redes : : IP 

David Villa :: http://www.esi.uclm.es/www/dvilla/ 1

Introducción 

Protocolo IP 

● Formato del paquete IP 

Contenido 

● Direccionamiento 

● DHCP 

ARP 

ICMP 

Gestión de Redes IP 



:: Protocolo IP :: 

Introducción 

RFC 

791 

IP (Internet Protocol) proporciona un servicio de 

comunicación no confiable y no orientado a conexión 

(datagramas). 

No se garantiza la entrega de los paquetes, ni el orden de 

entrega. 

Realiza un servicio best-effort. Es decir, sin ninguna 

garantía de entrega. 

Los paquetes se encaminan a su destino como entidades 

independientes entre sí. 




Introducción 

IP cubre los aspectos fundamentales de la capa de red: 

● 

Formato del datagrama IP 

● 

Esquema de direccionamiento 

● 

Encaminamiento 




Paquete IP :: Formato del paquete 

Paquete IP 

20 – 60 bytes 

encabezado 

20 – 65536 bytes 

carga (payload) 

0 1 2 3 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 

20 bytes 

versión IHL tipo de servicio longitud total 

identificación 

tiempo de vida protocolo checksum 

D 

F 

M 

F 

dirección del origen 

offset del fragmento 

dirección del destino 

0 – 40 B 

opciones 




Paquete IP :: Encabezado 

Versión (4 bits): Es la versión del protocolo IP. Es un 4 para IPv4 

y un 6 en IPv6. 

IHL (Internet Header Length) (4 bits): Es la longitud del 

encabezado, se indica en palabras de 32 bits. 

Tipo de servicio / Servicios diferenciados (8 bits) 

● 

Sirven para priorización de tráfico y distinción de servicios. En 

la práctica la mayoría de los routers lo ignoran 

Longitud total (16 bits) 

● 

Tamaño total del paquete incluido el encabezado. Por tanto, el 

tamaño máximo de un paquete IP es 65.535 bytes. 





Identificación (16 bits): Todos los fragmentos de un mismo 

datagrama utilizan el mismo identificador. 

DF (Don't Fragment) (1 bit). Indica a los enrutadores que no 

fragmenten este paquete. 

MF (More Fragments) (1 bit). Indica que hay más fragmentos para 

este datagrama. En el último fragmento vale 0. 

Desplazamiento (13 bits). Es la posición de este fragmento en el 

datagrama fragmentado. Se indica en palabras de 8 bytes. Puede 

haber un máximo de 8192 fragmentos para un mismo datagrama. 





Tiempo de vida (8 bits): Es el tiempo máximo de vida (en 

segundos) pero en la práctica sólo se decrementa cuando un 

enrutador reenvía el paquete. Es el nº de saltos. 

Protocolo (8 bits): Un código que indica qué protocolo de 

transporte está encapsulado en la carga del paquete. 

● ICMP – 1 

● IGMP – 2 

● TCP – 6 

● UDP – 17 

● OSPF – 89 





Checksum (16 bits): Es una verificación que afecta 

únicamente al encabezado. Se debe recalcular a cada salto. 

Origen (32 bits): Dirección IP del host origen. 

Destino (32 bits): Dirección IP del host destino. 




Paquete IP :: Ejemplo de Fragmentación 

14.567 1 

1420 

000 

f.1 

datos 

0000 - 1399 

14.567 1 

820 

175 

f.2.1 

14.567 0 

4020 

000 

14.567 1 

1420 

175 

f.2 

datos 

1400 - 2199 

datos 

0000 - 3999 

datagrama original 

datos 

1400 - 2799 

14.567 1 

620 

275 

f.2.2 

14.567 0 

1220 

350 

f.3 

datos 

2200 - 2799 


[de: B.A.Forouzan, TCP/IP Protocol Suite] 

datos 

2800 - 3999 



Paquete IP :: Opciones 

Las opciones sirven para indicar características de poco uso o 

para extender la funcionalidad del protocolo. 

código longitud datos 

8 8 

Variable 

copiar 

clase 

número 

1 

2 

5 


Copiar: copiar esta opción en todos los fragmentos o sólo en el primero 

Clase: 00 (control), 10 (gestión y depuración), 11 y 01 (no definidos) 

Número: El tipo de opción. En la actualidad hay 6, de 32 posibles 



Paquete IP :: Opciones :: tipos 

Las opciones sirven para indicar características de poco uso o 

para extender la funcionalidad del protocolo. 

● 

0 00 00000 – End of option 

● 

0 00 00001 – No operation 

● 

1 00 00011 – Loose source route 

● 

0 10 00100 – Timestamp 

● 

0 00 00111 – Record Route 

● 

1 00 01001 – Strict Source Route 




Paquete IP :: Opciones :: No operación 

Se utiliza como relleno para alinear la siguiente opción a 16 o 32 bits 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

opción de 11 bytes 

nop (1 byte) 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 


nop (1 byte) 





Paquete IP :: Opciones :: Opción de fin 

Se utiliza como relleno al final de la lista de opciones. 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

opciones 

end (1 byte) 

datos 




Paquete IP :: Opciones :: Registrar ruta 

Se utiliza para indicar a los enrutadores que almacenen su 

dirección cuando procesen este datagrama. 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

código (7) 

tamaño 

puntero 

IP del primer enrutador 

IP del segundo enrutador 

... 

IP del último enrutador 

La lista de direcciones tiene siempre el mismo tamaño. El origen la 


inicializa cuando envía el datagrama a la red. 



Paquete IP :: Opciones :: 

Enrutamiento estricto desde el origen 

El datagrama debe pasar por todos los enrutadores que aparecen 

en la lista, y sólo por ellos. 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

código (137) 

tamaño 

puntero 



... 





Paquete IP :: Opciones :: 

Enrutamiento libre desde el origen 

El datagrama debe pasar por todos los enrutadores que aparecen 

en la lista, pero puede pasar también por otros. 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

código (131) 

tamaño 

puntero 



... 





Paquete IP :: Opciones :: Marca de tiempo 

Los enrutadores apuntarán en el datagrama una marca de tiempo 

de 32 bits y dependiendo de los flags también su dirección IP 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

código (68) 

tamaño 

puntero 

O-Flow 

Flags 



:: Direccionamiento :: 

La dirección IP es un número de 32 bits e identifica el punto de 

conexión (la interface) entre un host y una red. El espacio de 

direccionamiento es 2 32 = 4.294.967.296 

Un host con conexiones a varias redes debe tener (al menos) una 

dirección IP por cada interfaz. 

La dirección IP tiene dos partes: 

● 

● 

Direccionamiento IP 

Un NetID, que identifica una red (designado por una autoridad global), 

la IANA (Internet Assigned Number Authority) 

Un HostID, que identifica un host dentro de esa red. 

subred 

host 


32 bits 


Direccionamiento IP :: Direcciones especiales 

00000000.00000000.00000000.00000000 

Este host 

11111111.11111111.11111111.11111111 Todos los hosts de esta red 

XX ... XX 

00 ... 00 

Esa red 

XX ... XX 

11 ... 11 

Todos los host de esa red 

00 ... 00 XX ... XX Un host de esta red 


01111111.00000000.00000000.00000001 iface loopback 



Direccionamiento con clase (classful addressing) 

Hay 5 clases, que se reconocen por los bits más significativos: 

0 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

0 net id 

host id 

Clase A (2 7 -3 redes) 

10 net id 

host id Clase B (2 14 -16 redes) 

110 net id 

host id Clase C (2 21 -256 redes) 

1110 dirección multicast 

Clase D 

1111 reservado uso futuro 

Clase E 




Direccionamiento con clase (classful addressing) 

Clases: 

A: 2 31 direcciones (50%). 1.0.0.0 - 127.255.255.255 

B: 2 30 direcciones (25%). 128.0.0.0 - 191.255.255.255 

C: 2 29 direcciones (12,5%). 192.0.0.0 - 223.255.255.255 

D: 2 28 direcciones (6,25%). 224.0.0.0 - 239.255.255.255 

E: 2 28 direcciones (6,25%). 240.0.0.0 - 255.255.255.255 

RFC 

3330 

La IANA (Internet Assigned Numbers Authority) asigna bloques de direcciones. 

IANA depende de ICANN (Internet Corporation for Asigned Names and Numbers). 




Rangos para direccionamiento privado. Los paquetes cuyo destino 

sea una dirección IP privada no pueden atravesar ningún enrutador. 

10.0.0.0 - 10.255.255.255/8 

● 

(16.777.216 hosts en 1 bloque) 

172.16.0.0 - 172.31.255.255/12 

● 

(1.048.576 hosts en 16 bloques) 

192.168.0.0 - 192.168.255.255/16 

● 

(65.536 hosts en 256 bloques) 

Direcciones privadas 

RFC 

1918 


http://xkcd.com/742/ 



Direccionamiento con clase :: direcciones de red (net id) 

Las direcciones de red tienen varias propiedades: 

● 

● 

● 

Es la primera dirección de cada bloque 

Identifica a la red desde el punto de vista de internet 

Dada una dirección de red se puede averiguar la clase a la que 

pertenece, el bloque (net id) y el rango de direcciones en ese 

bloque. 




Direccionamiento con clase :: máscara de red 

Una máscara es un número de 32 bits tal que al hacer un AND 

con dirección IP dada obtenemos la dirección de red. 

es de clase B 

161 67 38 13 

1010 0001 

0100 0011 0010 0110 0000 1101 

máscara 

1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000 0000 

dirección de red 

1010 0001 0100 0011 0000 0000 

0000 0000 




Direccionamiento con clase :: máscara de red 

Máscaras por defecto para las tres clases 

A 

B 

C 

255 0 0 0 

255 255 0 0 

255 255 255 0 

Si se utiliza estrictamente el esquema de direccionamiento con 

clases no son necesarias las máscaras. 

La máscara 255.255.0.0 se puede indicar también así: 


● 

161.67.27.38 /16 (Se denomina notación CIDR) 


:: Enrutamiento IP :: 

Enrutamiento IP 

Todos los nodos de una red IP tienen una tabla de 

enrutamiento que asocia una tupla (dirección IP, máscara) 

con el método de entrega, que puede ser: 

● 

la dirección IP de un enrutador (next hop address). 

● 

entrega directa (direct delivery) 




Enrutamiento IP 

30.0.0.0 

128.1.0.0 

30.0.0.7 

128.1.0.8 - eth1 128.1.0.9 

40.0.0.7 40.0.0.8 - eth0 

192.4.10.9 

40.0.0.0 

192.4.10.0 

destino máscara next hop iface 

30.0.0.0 255.0.0.0 40.0.0.7 eth0 

40.0.0.0 255.0.0.0 entrega directa eth0 

128.1.0.0 255.255.0.0 entrega directa eth1 

192.4.10.0 255.255.255.0 128.1.0.9 eth1 




Enrutamiento IP :: Algoritmo 

d = datagrama.destino 

for entrada in tabla_enrutamiento: 

n = d & entrada.máscara 

if n == entrada.destino: 

enviar(datagrama, entrada.next_hop) 

return 

if default_router: 

enviar(datagrama, default_router) 

else: 

raise RoutingError # enviar ICMP 



Transmisión de Datagramas 

Es la entrega de un datagrama desde un nodo a otro en la 

misma red física. 

Es necesario encapsular el datagrama en una trama, para lo 

que se necesita la dirección física del destino, y la propia. 

Necesitamos un modo de averiguar la dirección física del 

destino conocida su dirección IP. 

cabecera IP 

carga útil 


cabecera 

de trama 

área de datos de la trama 

terminador 

de la trama 


:: ARP :: 

ARP (Address Resolution Protocol) 

RFC 

826 

Es un protocolo que abstrae a la capa de red del direccionamiento 

físico que depende únicamente de la tecnología física subyacente. 

Cada host mantiene una tabla (caché ARP) que relaciona 

cada dirección física con la dirección lógica asociada (IP). 

Cuando un host quiere averiguar la dirección física de un host: 

● 

● 

envía un paquete ARP request (broadcast) en el que aparece la 

dirección IP de dicho host. 

el host aludido responde con un ARP reply (unicast) indicando 

su dirección fisica 



:: ARP :: 

ARP :: Formato del mensaje 

Formato del paquete 

0 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

tipo de red física (Ethernet) 

tipo de protocolo (IP) 

HW len 

Protocol len 

operación (request o reply) 

dirección física del origen (6 bytes en Ethernet) 

dirección lógica de del origen (4 bytes en IP) 

dirección física del destino (vacío en en el request) 

dirección lógica del destino 

Encapsulación sobre Ethernet: 


tipo 

Preámbulo Destino Origen Checksum 

(0x0806) 

ARP (petición o respuesta) relleno 


:: ARP :: 

ARP :: Paquete 

A 

161.67.38.12 

B1:34:56:23:AD:1E 

161.67.38.95 

46:57:92:AF:FC:21 

B 

ARP request (de A a todos) 


CRC 

Preámbulo 

0x06 

0x0002 

0x04 

ARP reply (de B a A) 

B1:34:56:23:AD:1E 

0x0001 

B1:34:56:23:AD:1E 

161.67.38.12 

00:00:00:00:00:00 

161.67.38.95 

0x0800 

46:57:92:AF:FC:21 

tipo 

(0x0806) 

tipo 

(0x0806) 

B1:34:56:23:AD:1E 

0x04 0x0002 

46:57:92:AF:FC:21 

161.67.38.95 

B1:34:56:23:AD:1E 

161.67.38.12 

David Villa :: http://www.esi.uclm.es/www/dvilla/ 33 

0x06 

0x0002 

FF:FF:FF:FF:FF:FF 

0x0800 

Preámbulo 

CRC

:: ICMP :: 

ICMP (Internet Control Message Protocol) 

RFC 

792 

Es un protocolo la capa de red, que acompaña a IP para paliar 

en parte sus limitaciones en cuanto a confiabilidad. 

● 

● 

Incidencias en el envío de tráfico IP 

Peticiones de información y respuestas entre hosts y enrutadores 

Los paquetes ICMP se encapsulan en paquetes IP 

cabecera 

de trama 

cabecera IP 

cabecera 

ICMP 

área de datos IP 

área de datos de la trama 

datos 

ICMP 

terminador 

de la trama 



:: ICMP :: 

ICMP :: Formato del mensaje 

Formato del paquete 

0 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

3 

0 1 

tipo 

código 

resto de cabecera 

checksum 

área de datos 

Tipos de paquetes: 

● 

Errores 

• 

destination unreachable 

• 

source quench 

● 

Peticiones / Respuesta 

• 

Echo (petición y respuesta) 

• 

Timestamp (petición y respuesta) 


• 

time exceeded 

• 

Address mask (petición y 

• 

parameter problem 

respuesta) 

• 

redirection 

• 

Router solicitation o advertisement 


:: ICMP :: 

ICMP :: Errores 

Los mensajes ICMP de error se envían al origen del 

paquete IP que produjo el error 

ICMP no corrige, sólo informa 

No se generan mensajes ICMP en los siguientes casos 

● 

● 

● 

Un error en un datagrama IP que porta un ICMP 

Para un fragmento de datagrama que no sea el primero 

Para datagramas IP multicast 

● Para datagramas con direcciones especiales como 127.0.0.1 

Los paquetes ICMP de error incluyen la cabecera del 

paquete IP que causó el error más 8 bytes de su carga. 



:: ICMP :: 


Destino inalcanzable (Destination unreachable) 

● 

● 

Lo envía un enrutador (o el destino) cuando no puede enrutar el paquete. 

En el paquete se indica el motivo (16 códigos diferentes) 

Source quench 

● 

Lo envía un enturador cuando debe descartar un datagrama a causa de 

la congestión 

Tiempo excedido 

● 

Se envía cuando el TTL llega a 0 (enrutador) o cuando expira el 

temporizador de reensamble de fragmentos (destino) 



:: ICMP :: 


Problema con los parámetros 

● 

Si existe un error, ambigüedad o falta un campo necesario se envía un 

paquete ICMP. Lo pueden hacer los enrutadores y el destino. 

Redirección 

● 

● 

Cuando un host envía un datagrama a un enrutador equivocado, éste 

puede redirigir el datagrama al enrutador adecuado. 

En ese caso, el enrutador informa al host mediante un paquete ICMP 

para que actualice su tabla de rutas. 



:: ICMP :: 

Echo 

ICMP :: Peticiones 

Se utiliza para verificar la conectividad IP. Cuando un host o enrutador 

recibe un Echo-Request, fabrica un Echo-Reply y lo envía al origen. 

Timestamp 

Se usa para medir el retardo entre origen y destino o para sincronización. 

Address mask 

Lo utilizan los hosts para preguntar la máscara a los enrutadores 

Solicitud de Enrutador (Router Solicitation) 

Los hosts pueden enviar este tipo de paquetes ICMP para averiguar quién 

es el enrutador en la sub-red. El enrutador responde identificándose. 



:: Gestión de Redes IP :: 

La asignación de direcciones IP a los hosts supone un 

importante problema de administración. 

Gestión de Redes IP 

● La configuración manual es una tarea ardua cuando la red 

adquiere cierto tamaño. 

● La asignación estática puede no ser posible si no se dispone de 

suficientes direcciones. 

● Dificultad para poner en operación nuevos hosts. 

● RARP 

● BOOTP 

● DHCP 

Para resolver este problema hay varias alternativas 




RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 

RFC 

903 

Cuando un host arranca ¿Qué dirección IP debe usar? 

¿Qué ocurre si el sistema está implementado en ROM? 

La solución más antigua es equivalente a ARP, pero a la 

inversa: conocida la dirección física averiguar la IP. 

El host que desconoce su IP envía una trama broadcast en 

la que indica su dirección física. 

En esa misma red debe haber un servidor que responda a 

la petición, indicándole cuál es su dirección IP. 




BOOTP (Bootstrap Protocol) 

RARP no es suficiente cuando el host necesita más cosas a 

parte de su dirección IP. 

RARP tiene varios problemas: 

● 

Dado que RARP se encapsula sobre tramas puede ser difícil construir 

servidores 

● 

● 

El servidor debe estar en la misma red física 

Se desperdicia espacio si sólo se indica la dirección IP 

Si un host no tiene (o no usa) el disco para arrancar, necesita: 

● 

Cargar una imagen ejecutable 

● 

● 

Averiguar la dirección IP de u servidor de ficheros 

Averiguar la dirección de un enrutador. 




BOOTP 

BOOTP es un protocolo del nivel de aplicación (se encapsula 

sobre UDP). La fiabilidad de la comunicación corre a cargo del 

cliente. 

El cliente envía una petición BOOTP sobre un paquete UDP 

broadcast (255.255.255.255), indicando que la respuesta debe 

ser no fragmentada. 

El servidor responde con otro paquete broadcast. Puede 

aprovechar para actualizar su caché ARP. 




BOOTP :: Formato del mensaje 

0 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

tipo (req/reply) 

nº de segundos 

tipo HW 

id. transacción 

long dir. física 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

no usado 

dirección IP del cliente (a 0 en la petición) 

hops 

3 

0 1 

En el campo de opciones el 

servidor puede indicar cosas 

como: 

● 

máscara de sub-red 

dirección IP asignada 

dirección IP del servidor 

dirección IP del enrutador 

dirección física del cliente (16 bytes) 

nombre del dominio del servidor (64 bytes) 

● 

● 

● 

● 

servidores de tiempo 

servidores DNS 

servidores de impresión 

nombre del host 


ruta al fichero de arranque (128 bytes) 

opciones 

David Villa :: http://www.esi.uclm.es/www/dvilla/ 44 

● 

hora


DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 

RFC 

2131 

BOOTP no resuelve todos los problemas porque es un 

sistema de asignación estático 

DHCP permite tener menos direcciones que hosts pero 

teniendo tantas direcciones como hosts activos. 

DHCP cede direcciones durante un tiempo y con ciertas 

condiciones. 




DHCP 

El paquete DHCP es muy similar a BOOTP, con las siguientes diferencias: 

● 

● 

el campo “no usado” de BOOTP se usa como campo flags 

en las opciones, además, se indica el estado del alquiler 



Referencias 

Se recomienda repasar y profundizar el contenido de este tema utilizando (al 

menos) la siguiente bibliografía básica: 

B.F. Transmisión de datos y redes de comunicaciones, cuarta edición 2007. 

● 

Secciones 20.1, 19.1, 21.1 y 21.2 

A.S. Redes de computadores. Pearson Educación, Cuarta edición, 2003. 

● Capítulos 5. Apartados 1, 6 - 6.3 

CISCO Systems. Inc. Guía del primer año. CCNA 1 y 2. Cisco Press, 2003. 

● Capítulos 7, 8 y 17 

Material e-learning CISCO Networking Academy 

● 

Módulo 6 de CCNA Exploration

El protocolo de red de Internet: IP :: Redes ::

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