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Protocolo de Internet: qué es y cómo funciona IP en las redes
El Protocolo de Internet propicia que exista la comunicación entre dispositivos por medio de una conexiones de red, facilitando servicios como la telefonía de Voz sobre IP esencial para empresas.
Comprenderlo es un tanto complicado por lo que en esta nota te explicaremos en detalle cómo funciona el Protocolo de internet y su importancia para tu negocio.
¿Qué es el Protocolo de Internet?
Para entender qué es el Protocolo de Internet primero debe quedarnos claro que es un protocolo. En el contexto de las telecomunicaciones, un protocolo es un conjunto de métodos que sirven para transmitir datos de manera eficiente.
El Protocolo de Internet, entonces, es un sistema que permite la comunicación entre dispositivos a través de una red, definiendo las reglas y formatos que deben seguirse para enviar y recibir información de manera efectiva.
Se le conoce también como TCP/IP esto es porque la comunicación se hace posible gracias a la unión de diferentes protocolos y entre los principales se encuentran el TCP y el IP, por lo que entonces podríamos referirnos más bien a Protocolos de Internet.
Dato curioso: Aunque TCP e IP son los protocolos más conocidos, existen más de 100 Protocolos de internet que lo componen.
En conjunto se hace posible la interconexión entre equipos informáticos de diferentes marcas, hardware, software, sistemas operativos o formas de conexión, componiendo así la infraestructura tecnológica.
El Protocolo de Internet inserta reglas que permiten dicha interconexión y rutean el tráfico de información.
Dicho de otro modo, en un entorno heterogéneo define los formatos para transmitir y recibir información.
Ahora bien, ¿por qué los protocolos TCP e IP son los más utilizados del Protocolo de Internet en las comunicaciones empresariales?
El Protocolo IP se encarga de asignar direcciones IP a los dispositivos conectados a la red, define la unidad básica de la transmisión de los datos y selecciona el formato con el que viajarán por la red, sin él no habría un sistema estandarizado para identificar y enviar información a los destinos correctos.
Por su parte TCP es un protocolo de transporte orientado a la conexión y sirve para enviar y recibir datos por medio de un circuito para comunicaciones de red. Esto es posible gracias a que controla, ordena y maneja los datos para asegurarse de que lleguen a su destino.
TCP/IP es la base del internet, ayuda a enlazar dispositivos sobre redes de área local y de área extensa, y es ampliamente utilizado pues es adaptable a casi cualquier medio.
Actualmente, el Protocolo de Internet se encuentra en su versión 6 (IPv6), que ofrece mejoras significativas en comparación con su predecesor, IPv4. Revisémoslas brevemente para tenerlo claro.
Mejoras del Protocolo de Internet en su versión 6
Primero que nada IPv6 expandió sus capacidades de direccionamiento, lo cual significa que actualmente el protocolo de internet soporta más niveles en la jerarquía de direccionamiento, un mayor número de nodos direccionables y un sistema de autoconfiguración de direcciones.
Esto significa que ahora la transferencia de datos es más eficiente y robusta ya que la mayor cantidad de direcciones disponibles permite conectar un número casi ilimitado de dispositivos. Esto es fundamental para sectores que dependen del Internet de las Cosas (IoT) y la conectividad empresarial.
Por otro lado se han simplificado las cabeceras, lo que quiere decir que se ha reducido la complejidad en el procesamiento de paquetes.
Al simplificar las cabeceras, se mejora la eficiencia en el enrutamiento y se acelera la transmisión de datos. Esto permite que los dispositivos procesen la información de manera más rápida y efectiva, lo que resulta en un rendimiento mejorado de la red.
Además la sexta versión del Protocolo de Internet ofrece mayor flexibilidad para extensiones y nuevas opciones, lo cual es positivo pues permite a los desarrolladores y administradores de red adaptar el protocolo a las necesidades cambiantes de la tecnología y los usuarios.
Esta flexibilidad facilita la incorporación de nuevas funcionalidades sin necesidad de realizar cambios drásticos en la infraestructura existente.
Se han implementado también capacidades de control de flujo que permiten identificar el tipo de tráfico de los paquetes para entregar al remitente una mayor calidad.
Y hablando de capacidades, la autenticación y privacidad se ven mejoradas gracias a las extensiones que soportan la integridad y confidencialidad de los datos.
Una vez que hemos entendido que el Protocolo de Internet cuenta con estos nuevos atributos, procedamos a comprender su funcionamiento.
¿Cómo funciona el Protocolo de Internet?
A continuación te explicaremos paso por paso el procedimiento general de funcionamiento del protocolo de internet, esencial para las comunicaciones digitales:
- Cuando la información quiere ser transmitida por internet, el protocolo TCP la divide en paquetes de menor tamaño llamados datagramas, los ordena en secuencia e incluye la información que controle los errores y propicie el flujo correcto de los datos.
- IP define el formato que deben tener, así como el modo de utilizarlos durante la transmisión y recepción a través de la red.
- Los datagramas traen consigo una sección de encabezado que incluye información para permitirle viajar, como las direcciones de origen y destino, así como detalles sobre el enrutamiento.
- Para llegar a su destino, los datagramas viajan a través de múltiples redes y a lo largo de su camino encuentran ruteadores que van guiándolos e indicándoles los tramos que deben recorrer.
- Si los paquetes de datos son demasiado extensos para reenviarlos a la siguiente red, los datagramas deben fragmentarse aún más.
- Al llegar con el receptor, el protocolo IP entrega los datagramas y el protocolo TCP los recibe, revisa si hay algún error, los une, realiza un reacomodo para que sean legibles y los reensambla en el orden correcto.
- Si se detectan errores en la recepción, el protocolo IP manda un paquete especial de error a la fuente y TCP solicita la retransmisión de los datagramas perdidos o dañados.
- Finalmente, los datos reensamblados se entregan a la aplicación correspondiente en el dispositivo receptor.
Características del Protocolo de Internet
Modelo OSI
El Protocolo de Internet, como ya hemos mencionado, se caracteriza por estar compuesto por múltiples protocolos que hacen posible la comunicación.
Este conjunto de protocolos se conoce como modelo OSI (Interconexión de sistemas abiertos), y se usa para describir el sistema ideal de redes que define procesos.
El modelo OSI se divide por niveles/capas y en cada uno de ellos yacen los diferentes tipos de protocolos.
Cada uno de los niveles tiene funciones específicas para la transmisión de datos. Los que se encuentran en la parte superior tratan los datos más abstractos, mientras que los niveles más bajos traducen la información para que sean físicamente manipulables.
La capa superior accede únicamente a los servicios de la siguiente capa, es decir, solo la que se encuentra debajo de ella, lo cual propicia una independencia de los niveles y estandariza la comunicación entre ordenadores.
En palabras más simples, cada capa es responsable de cada faceta de comunicación, afectan y son afectadas sólo por aquellas que les quedan a continuación.
Aunque no hay un consenso general del número de niveles, los más básicos son los siguientes (los expondremos en orden descendente):
1. Capa de aplicación
Este nivel se encarga de manejar detalles particulares de las aplicaciones que utilizará el usuario, se usa para comunicarse a través de la red con otros programas.
Aunque el usuario interactúa con los programas, normalmente no lo hace con este nivel, sino que son las aplicaciones las que lidian con su complejidad subyacente.
En esta capa se encuentran los protocolos HTTP, FTP, SMTP y muchos otros.
2. Capa de transporte
Este nivel proporciona un flujo de datos entre los ordenadores. Se encarga de aceptar la información de las capas superiores, dividirla en paquetes y pasarlos hacia la capa de red, asegurándose de que la comunicación llegue al otro lado.
La capa de transporte es considerada el corazón de la comunicación, pues proporciona un flujo de datos fiables que asegura que los datos lleguen completos, en orden y sin ningún tipo de daño.
Lo anterior puede cuidarlo gracias a que toma medidas sobre el estado de la red y evita sobrecargas de tráfico lo que permite que envíe los datos en una secuencia específica.
Dentro de este nivel están los protocolos TCP, UDP, RTP, entre otros.
3. Capa de red
El nivel de red mueve los paquetes de información hacia su destino a través de diferentes redes.
Se encarga de definir la forma en que los mensajes se transmiten, cómo se direccionan y qué ruta seguirán desde su origen hasta el nodo final.
La capa de red incluye IP, RIP, IGRP, EIGRP, etc.
4. Capa de enlace
La capa de enlace sirve para enviar y recibir información a través de la red, se relaciona con los componentes físicos y lógicos del sistema operativo, lo cual le sirve para especificar cómo serán transportados los paquetes sobre el nivel físico de la topología de la red.
Entre los protocolos de este nivel se encuentran: Ethernet, RDSI y IEEE 802.11.
Componentes particulares del protocolo de Internet
El Protocolo de Internet está compuesto por diferentes elementos que definen su estructura y le permiten operar, a continuación te los explicaremos:
Cabecera IP
También conocida como encabezado, es la sección de los datagramas que incluye información útil para su fácil transmisión. Los campos que cubre son:
- Versión: presenta si el protocolo IP es 4 o 6.
- Longitud de cabecera: es un número que expresa en decimal la cantidad de palabras que conforman el encabezado.
- Tipo de servicio: indica las necesidades de QoS (Quality of Service) de una aplicación hacia la red.
- Longitud total: proporciona un número decimal que hace referencia a la cantidad total de bytes en el paquete.
- Identificación ID: es aquel que identifica el paquete con un número de carácter aleatorio y una dirección fuente.
- Banderas: se utiliza para indicar a los routers si puede o no fragmentarse un paquete.
- Tiempo de vida: determina cuánto tiempo se conservará un paquete hasta ser descartado, se usa para medir la cantidad de routers que puede atravesar.
- Protocolo: indica el nivel y tipo de protocolo que usa el datagrama para igualar al del origen y el destino, e indica el tipo de datos que el paquete encapsula.
- Chequeo de errores de encabezado: se usa para proteger el paquete en el procesamiento en los routers.
Direcciones IP
Las direcciones IP son, básicamente, números asignados a interfaces de computadoras y están compuestas por dos partes: la porción de red y la porción de la máquina.
La de red identifica el protocolo de enlace que comparten los dispositivos dentro del mismo medio físico, mientras que la porción de máquina se refiere a las estaciones conectadas a la misma red.
Estas direcciones se encuentran en el encabezado de los datagramas y sirven para identificar los dispositivos y facilitar el encaminamiento de los paquetes.
Interfaz de bucle local
Esta interfaz permite la comunicación cliente-servidor sobre una misma máquina, facilitando pruebas y desarrollos sin necesidad de conexión a una red externa.
La interfaz de bucle local es útil para el desarrollo de software y la depuración, ya que permite simular el tráfico de red sin salir del entorno local.
Máscara de red
La máscara de red determina cuáles máquinas forman parte de la red y cuáles no, esto lo realiza dividiendo la dirección IP en la parte de red y la parte de host, lo que permite a los dispositivos identificar si un paquete debe ser enviado dentro de la red local o si necesita ser encaminado a una red externa.
Encapsulamiento
El protocolo de internet permite el encapsulamiento de sus protocolos de transporte dentro de sus datagramas para facilitar la interoperabilidad entre diferentes protocolos de red.
El encapsulamiento es el proceso de envolver datos en un formato que permita su transporte a través de una red. Al encapsular los datos en diferentes capas, los routers pueden tomar decisiones de enrutamiento basadas en la dirección IP, sin necesidad de conocer los detalles de la aplicación o el protocolo de transporte específico.
Fragmentación
Como mencionamos en el funcionamiento del Protocolo de Internet, en ocasiones existe la necesidad de atravesar distintas redes y a veces los datagramas necesitan fragmentarse aún más para pasar por ellas.
El protocolo de internet permite que los paquetes se fragmenten en cualquier punto o a lo largo del camino y en el destino final se reensamblan. Cabe destacar que solo puede reensamblarse ahí porque se busca evitar la carga extra en el procesamiento y asignación de recursos.
Tratamiento para el encaminamiento de paquetes
Los router son los encargados de dirigir los paquetes a través de la red desde su origen hasta su destino final. Su función principal es asegurarse de que los datos lleguen de manera eficiente a través de múltiples redes.
Cada router examina la dirección de destino de cada paquete y decide la mejor ruta para enviarlo.
Ahora bien, para enrutar los paquetes se cuenta con una tabla de encaminamiento que es como un mapa que contiene información sobre las diferentes redes y las rutas disponibles.
Cada entrada en la tabla está asociada con una dirección de red y específicaespecifica cuál es el siguiente router (o salto) al que debe enviarse el paquete.
Este proceso se repite en cada router a lo largo del camino hasta que el paquete llega a su destino final, lo que permite que los datos fluyan de manera eficiente a través de múltiples redes y dispositivos.
Conexión sin estado
Cuando se dice que el Protocolo de Internet es un protocolo sin estado, significa que cada paquete es independiente y no conserva información sobre el estado de la conexión entre el origen y el destino, lo que permite mayor flexibilidad y escalabilidad.
Soporte para movilidad
El soporte de la conectividad de dispositivos móviles mientras cambian de red se debe a los mecanismos que emplea el Protocolo de Internet, entre los que se encuentran los protocolos Mobile IP (MIP), Network Address Translation (NAT), Neighbor Discovery Protocol (NDP), Stream Control Transmission Protocol (SCTP) y el mecanismo d Seamless Handover.
Estos mecanismos permiten que los dispositivos móviles mantengan sus conexiones y continúen comunicándose de manera efectiva, brindando de esta forma una experiencia continua y sin interrupciones.
Uso de Best Effort
El servicio que entrega el Protocolo de Internet fue diseñado para entregar paquetes sin conexión siguiendo una modalidad no confiable a la que se le denomina Best Effort y se refiere a una entrega con el mejor esfuerzo pero sin garantías de que los paquetes lleguen a su destino, ni en el orden correcto, ni completos.
¿Qué servicios utilizan el protocolo de internet?
El Protocolo de Internet es útil para diferentes operaciones dentro de las empresas, de inicio, por supuesto, sirve para la navegación web, en donde utiliza protocolos de transferencia y protección de información (como HTTP y HTTPS) para que el usuario pueda acceder a los recursos en línea.
El correo electrónico, por su parte, utiliza protocolos del Protocolo de Internet, como SMTP e IMAP para permitir el envío y recepción de mensajes que contengan texto, imágenes y archivos adjuntos.
También está incluido en la VoIP con los protocolos SIP y RTP con los cuales se hace posible realizar llamadas de voz y videoconferencias, además de ofrecer funcionalidades como mensajería instantánea con los protocolos XMPP y Web Socket que permiten enviar mensajes de texto con notificaciones de lectura incluidas.
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