datagrama ip

2016

Carlos Eduardo Gómez Montoya. M.Sc Luis Eduardo Sepúlveda Rodríguez. M.Sc

Redes de computadores II

CAPA DE RED

Datagrama IP

1

ProtocoloIP

2

| Capa de Red | Protocolo IP |

ProtocoloIP

3

• Es un protocolo no orientado a conexión, no confiable.

• No hay garantía que un datagrama llegue a su destino.

• Los datagramas utilizan caminos independientes para llegar al destino.

• Los datagramas se pueden perder o dañar.

• Los datagramas pueden llegar en desorden.

| Capa de Red | Protocolo IP |

DatagramaIP

4

• Un datagrama IP se compone de dos partes:

• El encabezado (longitud = 20 bytes).

• El campo de datos (longitud = variable de 0 a 40 bytes).

• Usualmente lleva un segmento de capa de transporte.

• Usualmente lleva un mensaje de capa de aplicación.

Encabezado Datos

Encabezado Datos

Mensaje

Transporte

Aplicación

RedDatagrama

Segmento

| Capa de Red | Datagrama IP |

DatagramaIP

5

● El encabezado tiene una parte fija de 20 bytes (5 words) y una parte opcional de longitud variable.

● El formato del encabezado se muestra en a continuación.

Versión4bits

LongitudEncabezado4bits

ServiciosDiferenciados8bits

LongitudTotal16bits

Identificación16bits

O1bit

DF1bit

MF1bit

Desplazamiento13bits

TiempodeVida8bits

Protocolo8bits

SumadeComprobación16bits

DirecciónIPOrigen32bits

DirecciónIPDestino32bits

Opciones

Campodedatos

0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP |

DatagramaIP

6

Versión

● El campo versión describe el formato de la cabecera IP. La versión 4 es la más usada en la actualidad, aunque la versión 6 está en plan de implementación nacional.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Versión |

DatagramaIP

7

Longitud del Encabezado

● Longitud del encabezado del datagrama, está medida en palabras (words) de 32 bits.

● HLEN (Header Length)

● Nótese que el valor mínimo para una cabecera correcta es 5 words, equivalentes a 160 bits.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Longitud del Encabezado |

DatagramaIP

8

Servicios Diferenciados

● Anteriormente llamada Tipo de Servicio.

● Pensado para solicitar determinada calidad en la transmisión(QoS – Quality of Service).

● Puede ser utilizado o ignorado dependiendo del tipo de red.

● Los primeros tres bits especificaban la prioridad (0 – baja; 7 – alta) pero ya no se utilizan.

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Servicios Diferenciados |

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

0 1 2 3 4 5 6 7

Prioridad D T R C

DatagramaIP

9

ServiciosDiferenciados

● Los siguientes cuatro bits son flags (sólo se podría utilizar uno de ellos):

• 1 0 0 0: Bajo retardo (Delay). • 0 1 0 0: Alta tasa de transferencia (Throughput). • 0 0 1 0: Alta confiabilidad (Reliability).

• 0 0 0 1: Bajo costo (Cost). • Ejemplo: Algunos protocolos podrían

preferir mínimo retardo, mientras que otros pueden necesitar alta transferencia de datos.

● El último bit queda en 0, y no tiene un uso determinado.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

0 1 2 3 4 5 6 7

Prioridad D T R C

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Servicios Diferenciados |

DatagramaIP

10

Longitud Total

● Corresponde a la longitud del datagrama, medida en Bytes, incluyendo el encabezado y los datos.

● Este campo permite que la longitud máxima de un datagrama sea de 64 KBytes, equivalente 65,535 Bytes.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Longitud Total |

DatagramaIP

11

Identificación

● Es un valor de reconocimiento asignado por el remitente. Ayuda en el ensamblaje de fragmentos de un datagrama.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Identificación |

DatagramaIP

12

Fragmentación de Datagramas

● Un datagrama debe tener un tamaño que le permita ser encapsulado completamente en un frame para ser enviado por la red física.

● El datagrama puede pasar por diferentes clases de redes con diferentes capacidades de transferencia.

● La capacidad máxima de transferencia de datos de una red física se le llama MTU (del inglés Maximum Transmission Unit).

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Fragmentación de Datagramas |

DatagramaIP

13

Fragmentación de Datagramas

● La MTU de Ethernet es 1500 Bytes por frame.

● Cuando un datagrama pasa de una red a otra con menor MTU, el datagrama se debe fragmentar.

● Cada parte de un datagrama se llama fragmento.

● Estos 16 bits permiten implementar la fragmentación de un datagrama.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31


DatagramaIP

14

Bit 0: Reservado

● Es un bit que no se utiliza.

● Su valor siempre debe ser cero.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

0 1 2

DF MF

Flags(indicadores)


DatagramaIP

15

Bit 1: DF (Don’t Fragment)

● Posibles valores:

• 0: Se puede fragmentar el datagrama

• 1: No se puede fragmentar el datagrama.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

0 1 2

DF MF

Flags(indicadores)


DatagramaIP

16

Bit 2: MF (More Fragment)

● Es un indicador que permite saber si un datagrama es el último de una serie de fragmentos que provienen del mismo datagrama.

● Posibles valores:

• 0: No hay mas fragmentos. Este datagrama es el último fragmento.

• 1: Hay mas fragmentos. Este datagrama no es el último fragmento.

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




0 15 31

0 1 2

DF MF

Flags(indicadores)


DatagramaIP

17

Desplazamiento

● Este campo indica a que parte del datagrama pertenece este fragmento.

● La posición del fragmento se mide en unidades de 8 Bytes (64 bits) que es considerada la unidad elemental de fragmentos.

● Todos los fragmentos excepto el último del datagrama deben tener una longitud que sea múltiplo de 8 Bytes (Words de 64 bits).

● El primer fragmento tiene posición 0.

● Los 13 bits de este campo permiten un máximo de 8192 fragmentos por datagrama. Lo que equivale a una longitud máxima de datagrama de 65.536 bytes, uno más que en el campo de Longitud Total; suficiente para re-emsamblar un datagrama de cualquier tamaño.

0 15 31


Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




DatagramaIP

18

Ejemplo

● Supongamos que el host A envía un datagrama de 1400 bytes de datos + 20 bytes de encabezado al host B (1420 bytes en total).

● El datagrama no tiene ningún problema en atravesar la red 1 ya que 1420 < 1500.

● El datagrama no puede atravesar la red 2 (1420 >= 620), por lo tanto, el router R1 debe fragmentar el datagrama para atravesar la red 2.

● Cada uno de estos fragmentos es un nuevo datagrama con la misma identificación pero distinta información en el campo de desplazamiento de fragmentación y el bit de más fragmentos (MF).

| Capa de Red | Datagrama IP | Ejemplo de Fragmentación |

DatagramaIP

19

Ejemplo

● Tamaño del datagrama 1420 Bytes (1400 Bytes de datos y 20 Bytes del encabezado).

Fragmento 1:

Longitud total = 620 Bytes Desplazamiento = 0 MF = 1

Contiene los primeros 600 Bytes de los datos del datagrama original.

Fragmento 2:

Longitud total = 620 Bytes Desplazamiento = 75 (75x8=600) MF = 1

Contiene los siguientes 600 Bytes de los datos del datagrama original.

Fragmento 3:

Longitud total = 220 Bytes Desplazamiento = 150 (150x8=1200) MF = 0

Contiene los últimos 200 Bytes de los datos del datagrama original.


DatagramaIP

20

Ejemplo

• El router R2 recibirá los tres fragmentos y los enviará a la red 3 sin reensamblarlos.

• Cuando el host B reciba los fragmentos, recompondrá el datagrama original.

• Los enrutadores no reensamblan los fragmentos porque sería una carga de trabajo adicional.

• El host destino puede recibir los fragmentos en desorden pero el reensamblado se hace teniendo en cuenta el desplazamiento.

• Si el datagrama hubiera tenido su bit (DF) en 1, no hubiera podido atravesar el router R1 y hubiera descartado el datagrama.


DatagramaIP

21


DatagramaIP

22

Tiempo de Vida (TTL)

● Indica el tiempo máximo que el datagrama puede existir.

● Cada router intermedio disminuye en 1 el valor del TTL. Si el datagrama es almacenado para posterior reenvío, se disminuye en 1 el TTL por cada segundo almacenado en caso de congestión.

● Cuando llega a cero, el datagrama es descartado.

● La intención es hacer que los datagramas imposibles de entregar sean descartados, y limitar el máximo periodo de vida de un datagrama.

● El valor por defecto es de 32 o 64 según la huella de identificación de cada sistema operativo.

0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Tiempo de vida TTL |

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




DatagramaIP

23

Protocolo

● Indica el protocolo del siguiente nivel usado en la parte de datos del datagrama IP.

● Las dos opciones más usadas son TCP (6) y UDP (17).

● Otros protocolos pueden ser: ICMP (1), IP (4), y algunos relacionados con IPv6 (41, 43, 44, 58, 59 y 60).

● La tabla completa puede ser consultada en http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml.

0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Protocolo |

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml

http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers/protocol-numbers.xml

DatagramaIP

24

Suma de Comprobación ● Corresponde a una suma de

comprobación del encabezado, no incluye los datos.

● Especificada en los RFC 1071 y 1141.

● Dado que algunos campos del encabezado cambian (como el tiempo de vida -TTL), esta suma es recalculada y verificada en

cada router, donde el encabezado del datagrama es procesado.

● Se define como el complemento a 1 de 16 bits de la suma de todas las palabras de 16 bits del encabezado.

● A la hora de calcularla el valor inicial de este campo es cero.

0 15 31

| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Suma de Comprobación |

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




DatagramaIP

25

Suma de comprobación

● Procedimiento

• Se divide el encabezado en words de 16 bits (W16).

• Inicialmente se suman dos W16.

• Y se repite el siguiente procedimiento hasta terminar:

• Si se produce acarreo, el acarreo se suma al total, de manera que quede un W16.

• Posteriormente se suma el siguiente W16.

0 15 31


Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




DatagramaIP

26

Ejemplo de suma de comprobación

● Suponga un datagrama IP con el siguiente encabezado, expresado en hexadecimal:

● Obtenga las W16 del encabezado (1 W16 equivale a 4 dígitos hexadecimales).

0 15 31


Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




4500022432F900B901012A7AC0A80166803B1764

4500 0224 32F9 00B9 0101 2A7A C0A8 0166 803B 1764

DatagramaIP

27


● No considere el valor correspondiente al campo Suma de comprobación:

● Realice la suma, cada vez tomando dos números. Si hay acarreo, debe sumarlo al resultado antes de continuar sumando.

0 15 31


Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




4500 0224 32F9 00B9 0101 2A7A C0A8 0166 803B 1764

DatagramaIP

28


● Posteriormente se calcula el complemento a 1 del resultado de la suma así:

● La suma de comprobación que el transmisor incluye en el datagrama es: 2A7A

4500 0224 ---- 4724

4724 32F9 ---- 7A1D

7A1D 00B9 ---- 7AD6

7AD6 0101 ---- 7BD7

7BD7 C0A8 ----- 13C7F

3C7F 1 ----- 3C80

3C80 0166 ----- 3DE6

3DE6 803B ----- BE21

BE21 1764 ----- D585

Acarreo

D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

H 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

UNO FFFF 1111 1111 1111 1111 SUMA D585 1101 0101 1000 0101 ----- ------------------- 2A7A 0010 1010 0111 1010

4500 0224 32F9 00B9 0101 2A7A C0A8 0166 803B 1764


DatagramaIP

29


● El receptor suma los Words de 16 bits (suma calculada) y si al calcular el complemento a 1 con la suma enviada, se obtiene como resultado 16 bits en 0, entonces puede concluir que el paquete es correcto y puede entregarlo a quien corresponda.

● Complemento a 1 entre la suma enviada y la suma de verificación calculada,

Suma enviada 2A7A 0010 1010 0111 1010 Suma calculada 2A7A 0010 1010 0111 1010 ------------------- Complemento a 1 0000 0000 0000 0000


DatagramaIP

30

Dirección IP Origen

● Corresponde a la dirección del host que ha enviado el datagrama inicialmente.

0 15 31

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Dirección IP Origen |

DatagramaIP

31

Dirección IP Destino

● Corresponde a la dirección del host que ha enviado el datagrama inicialmente.

0 15 31

Versión4bits



LongitudTotal16bits


O1bit

DF1bit

MF1bit


TiempodeVida8bits

Protocolo8bits




| Capa de Red | Datagrama IP | Campo Dirección IP Destino |

Referencias

32

Nivel de texto 1

ComputerNetworking:ATopDownApproach.6thedition.JimKurose,KeithRoss. Addison-Wesley, 2012.

RedesdeComputadoras.5aEdición. AndrewS.TanenbaumyDavidJ.Wetherall.Pearson Educación, 2012.

datagrama ip

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