Preámbulo: Este espacio reúne y sintetiza mis notas para mejorar el aprendizaje mientras preparo la certificación CompTIA Network+ N10-009. Acompáñame para más apuntes de Network+ y no dudes en enviar preguntas o sugerencias si detectas algo que deba corregirse.
¿Alguna vez te has preguntado cómo viaja la información desde tu equipo hasta un sitio web al otro lado del mundo? Todo comienza con un conjunto de reglas llamado suite TCP/IP. Piensa en estos protocolos como el idioma y la etiqueta de Internet, trabajando de forma coordinada para que los datos lleguen a su destino.
En el centro de este sistema está el Protocolo de Internet, IP. Este motor asigna a cada dispositivo una dirección lógica única y encamina paquetes a través de redes distintas, como si fuera el servicio postal del mundo digital.
Encabezado de datagrama IPv4
Ethernet opera en las capas Física y de Enlace de Datos del modelo OSI (capas 1 y 2). Estos productos de capa 1 y 2 no conocen múltiples redes ni subdivisiones lógicas; esa función se implementa en la capa de Red (capa 3). Como protocolo de capa 3, IP proporciona direccionamiento lógico y reenvío.
El encabezado de IP contiene los campos necesarios para gestionar ese direccionamiento y el encaminamiento. En IPv4, incluye dos campos para las direcciones de 32 bits de origen y destino, además de otros campos que soportan el proceso de reenvío.
El campo Version indica la versión del protocolo en uso (4), mientras que los campos de Longitud expresan el tamaño del encabezado y el tamaño total del paquete, incluyendo la carga útil. El tamaño teórico máximo es 65 535 bytes, pero en la práctica se envían paquetes más pequeños para evitar la fragmentación al transportarse dentro de tramas Ethernet, cuyo MTU típico es 1 500 bytes.
El campo Protocol describe el tipo de dato encapsulado en la carga útil para que el host receptor sepa cómo procesarlo. En la mayoría de los casos, el valor indicará un segmento TCP (6) o un datagrama UDP (17), ambos de la capa de Transporte. Los valores asignados a cada protocolo, como 6 para TCP y 17 para UDP, los gestiona IANA.
Nota: esos valores también suelen verse en hexadecimal como 0x06 y 0x11. Ambos formatos representan valores binarios de 8 bits (00000110 y 00010001).
Algunos protocolos de capa de Red funcionan directamente sobre IP. Entre los tipos más comunes están ICMP (1) para mensajería de estado y pruebas de conectividad, IGMP (2) para multicasting y GRE (47) para tunelar paquetes a través de redes intermedias, útil por ejemplo en ciertos escenarios de VPN.
También destacan ESP (50) y AH (51) utilizados en la suite segura IPSec, y los protocolos de enrutamiento EIGRP (88) y OSPF (89), con los que los routers comparten información de rutas hacia redes remotas.
Capa 2 vs Capa 3: diferencias entre switches y routers
En el diseño de redes conviene distinguir dos métodos de envío. El reenvío de capa 2, o switching, actúa localmente, como la logística dentro de un mismo edificio. El reenvío de capa 3, o routing, conecta redes diferentes, similar a un servicio postal que transporta cartas entre ciudades.
Los equipos dentro de la misma red o subred se comunican de forma directa usando direcciones MAC, equivalentes a números de apartamento. Para llegar a otra red, deben pasar por un router, que actúa como oficina postal principal y reenvía el tráfico hacia el destino correcto en la red global.
En un despliegue típico, un router conecta la red con Internet por su interfaz WAN y divide el entorno interno en varias subredes lógicas a través de sus interfaces LAN. Cada subred se materializa como un segmento de capa 2 implementado con un switch.
ARP: resolución de direcciones
Cuando un equipo necesita saber qué dirección MAC corresponde a una determinada IP dentro de la red local, utiliza ARP, el Protocolo de Resolución de Direcciones. Es como preguntar en recepción por el número de apartamento a partir del nombre. Si el destino está en otra red, el equipo enviará el tráfico a su puerta de enlace predeterminada y, para ello, ARP resolverá la dirección MAC de la interfaz del router que hace de próximo salto.
Tipos de direcciones IP: unicast, broadcast, multicast y anycast
La mayoría del tráfico en Internet es unicast, comunicación de uno a uno. Broadcast es un envío de uno a todos los hosts de una misma red; la última dirección de una red o subred es siempre la de broadcast, y los routers no reenvían este tráfico. En capa 2, el broadcast se envía a la MAC ff:ff:ff:ff:ff:ff.
Multicast es un patrón de uno a muchos, en el que un emisor distribuye contenido a un grupo de receptores que han manifestado interés en recibirlo; en IPv4, las direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 están reservadas para este uso. Anycast permite que varios hosts compartan la misma dirección IP y que la red dirija los paquetes al nodo más cercano o más disponible, ideal para balanceo de carga y alta resiliencia.
Hemos recorrido desde la visión general de TCP/IP hasta detalles prácticos de IP, ARP y la diferencia entre switching y routing. Es normal que al principio parezca un laberinto, pero cada nuevo concepto hace el mapa más claro. Persevera y pronto estarás navegando la red con soltura.
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