Cabeceras de los paquetes de internet

Cabeceras de los paquetes de internet

Las cabeceras de los paquetes de Internet son datos de control que se añaden al principio de cada paquete para poder identificar a los terminales y aplicaciones que hacen uso de él, así como la forma en la que debe viajar el paquete por la red.

Internet pone en comunicación a dos aplicaciones, dos programas, que se encuentran en sendos terminales conectados a la red. El flujo de datos que sale de la aplicación de origen tiene que llegar a la aplicación de destino. Como este flujo de datos puede llegar a ser muy largo, si se transmitiese tal cual, en el caso de producirse el más mínimo fallo, habría que empezar de nuevo la transmisión desde el principio. Para evitar esto, el flujo de datos se divide en trozos pequeños llamados paquetes y se envían de forma independiente. En el caso de error, solo hay que reenviar el paquete afectado. Cada paquete puede tener un tamaño d entre 576 y 65.535 bytes.

Al llegar al destino, los paquetes se vuelven a unir para formar de nuevo el flujo de datos original. Para controlar todo esto, a cada paquete se le añade una cabecera con la información suficiente para que pueda llegar a su destino y se puedan reorganizar con el resto de paquetes para reproducir el flujo original.

El flujo de datos se transmite divididos en paquetes
El flujo de datos se transmite dividido en paquetes

Cabeceras necesarias en cada paquete

Como hemos visto, para controlar que cada paquete llegue a su destino de forma adecuada, a cada uno se le añaden al principio una cabecera. Se utilizan fundamentalmente dos cabeceras:

  • Cabecera IPv4 o IPv6. Cabecera de la capa de red. Esta cabecera añade la información de control necesaria para que los datos que salen del terminal de origen lleguen al terminal de destino. La información de esta cabecera se utiliza para mover los paquetes por la red. Aquí se incluyen las direcciones IP de ambos terminales.
  • Cabecera TCP o UDP. Cabecera de la capa de transporte. Esta cabecera añade la información de control necesaria para que los datos troceados que salen de una aplicación de origen, lleguen a su aplicación correspondiente de destino. Como un terminal (ordenador, smartphone, servidor, etc.) puede tener más de una aplicación funcionando simultáneamente, esta cabecera identifica la aplicación dentro de cada terminal. Adicionalmente define la forma en la que se enrutan los paquetes por la red.
Flujo de transmisión de cabeceras y datos
Flujo de transmisión de cabeceras y datos

Por tanto, el flujo de información original se divide en paquetes y, a cada paquete, se le añade la información de la cabecera de red (formato IPv4 o IPv6) y de la cabecera de transporte (formato TCP o UDP). Esta información de control de las cabeceras tienen un formato particular que está regulado. Esto permite que los routers sepan leer la cabecera IP para enrutar cada paquete adecuadamente y que el terminal de destino sepa leer la cabecera TCP/UDP para pasarle los datos a la aplicación correcta.

Esto quiere decir que cada paquete necesita, necesariamente, que se le añada la cabecera IP y la TCP/UDP. Es por esto que frecuentemente se hace referencia a las comunicaciones de Internet como de tipo TCP/IP.

Para saber más sobre el modelo de capas y los protocolos de Internet se puede consultar el artículo: Cómo funcionan los protocolos de Internet.

Cabecera TCP y UDP

TCP y UDP no solo se utilizan para identificar a la aplicación de origen y destino de la comunicación, sino que también definen el modo cómo se va a gestionar el flujo de datos entre ellas.

Existen dos formas de hacerlo:

  • TCP. Transmite los datos exactos. Se utiliza cuando es importante que lo que llegue al destino se corresponda exactamente con lo salió del origen. Las aplicaciones web o de correo electrónico utilizan este sistema.
  • UDP. Transmite datos en tiempo real. Cuando se transmite voz y vídeo, importa más la velocidad de transmisión del flujo de datos, que el hecho de que algún paquete no sea exacto. Las aplicaciones de telefonía IP o de emisión de vídeos utilizan UDP.
Formato de la cabecera de un paquete TCP
Formato de la cabecera de un paquete TCP

Aunque TCP y UDP son los protocolos de la capa transporte más utilizados por las aplicaciones de Internet, en realidad existe una larga lista de protocolos de este tipo. La IANA (Internet Assigned Numbers Authority, ‘Agencia de Asignación de Números de Internet’) dispone de una lista completa que actualmente contiene 134 protocolos (www.iana.org/assignments/protocol-numbers). Cada aplicación tiene establecido el protocolo de la capa de transporte que va a utilizar.

Formato de la cabecera de un paquete UDP
Formato de la cabecera de un paquete UDP

Cabecera IPv4 e IPv6

Desde principios de los años 70, el sistema de direccionamiento utilizado en Internet ha sido el denominado IP. Este sistema o protocolo identifica a cada uno de los terminales conectados a la red. Esta identificación es utilizada por los routers de la red para mover los paquetes entre unos terminales y otros. Desde el año 1981 se utiliza la versión 4 de este protocolo, conocida como IPv4.

IPv4 utiliza 32 bits para identificar cada una de las direcciones. Esto da capacidad para casi 4.300 millones de direcciones (4.294.967.296 direcciones exactamente). Sin embargo, los creadores de IPv4 no imaginaron el gran éxito que iba a tener este protocolo IP en tan poco tiempo.

Formato de la cabecera de un paquete IPv4
Formato de la cabecera de un paquete IPv4

El hecho es que esta capacidad resultó ser muy escasa para las necesidades de la red y en 1998 se introdujo una nueva versión de IP conocida como IPv6. En este caso se utilizan 128 bits de direccionamiento. Esto da capacidad para tener 340.282.366.920.938.463.463.374.607. 431.768.211.456 direcciones.

Formato de la cabecera de un paquete IPv6
Formato de la cabecera de un paquete IPv6

Otros paquetes de control

El intercambio de datos entre las aplicaciones de origen y destino se produce, básicamente, con las cabeceras indicadas anteriormente. No obstante, a veces es necesario intercambiarse otro tipo de paquetes. Por ejemplo, para resolver los posibles problemas de comunicación que se puedan presentar existen los paquetes ICPM. Hay todo un conjunto de mensajes de control ICPM definidos en la norma RFC 792. Por ejemplo, si un router o equipo terminal no tiene memoria suficiente para seguir gestionando todo el tráfico que le está llegando, con un paquete ICPM le informa al origen que vaya más lentamente.

También existen los paquetes ARP. Estos paquetes se utilizan para preguntarle al destinatario de una dirección IP cuál es su dirección MAC. Algunas redes locales necesitan de este dato para gestionar el direccionamiento interno. El número MAC es un número único que tiene cada dispositivo de comunicación que se fabrica. Aunque el paquete ARP es de la capa de enlace, nos sirve para ilustrar la necesidad de envío.

Más información

Aquí se ha expuesto de forma resumida qué son las cabeceras de los paquetes de Internet y para qué utilizan. Si se tiene interés en profundizar en este tema, este blog dispone de muchos otros contenidos relacionados. Por favor, utilice el buscador de contenidos que tenemos en la cabecera del blog.

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