Protocolo de Internet (IP): qué es y cómo funciona TCP/IP

El Protocolo de Internet obtiene información de un ordenador de origen a un ordenador de destino. Envía esta información en forma de paquetes.

Existen dos versiones del Protocolo de Internet actualmente en uso: IPv4 e IPv6, siendo IPv4 la versión más utilizada. El IP también da a los ordenadores una dirección IP para identificarse entre sí, de forma muy parecida a la típica dirección física.

IP es el protocolo principal de la capa de Internet del conjunto de protocolos de Internet, que es un conjunto de protocolos de comunicaciones que consta de siete capas de abstracción (véase el modelo OSI),

El principal objetivo y tarea de IP es la entrega de datagramas desde el host de origen (ordenador de origen) al host de destino (ordenador receptor) en función de sus direcciones. Para lograr esto, IP incluye métodos y estructuras para poner etiquetas (información de dirección, que es parte de los metadatos) dentro de los datagramas. El proceso de colocar estas etiquetas en los datagramas se denomina encapsulación. El IP es similar al sistema postal de EE.UU. en el sentido de que permite que un paquete (un datagrama) sea direccionado (encapsulado) y puesto en el sistema (Internet) por el remitente (host de origen). Sin embargo, no existe un vínculo directo entre el emisor y el receptor. 

El paquete (datagrama) está casi siempre dividido en piezas, pero cada pieza contiene la dirección del receptor (host de destino). Finalmente, cada pieza llega al receptor, a menudo por rutas diferentes y en momentos distintos. Estas rutas y tiempos también están determinados por el Sistema Postal, que es la IP. Sin embargo, el Sistema Postal (en las capas de transporte y aplicación) vuelve a unir todas las piezas antes de la entrega al receptor (host de destino).

Nota: IP es en realidad un protocolo sin conexión, lo que significa que el circuito hacia el receptor (host de destino) no necesita ser configurado antes de la transmisión (por el host de origen). Siguiendo con la analogía, no es necesario que haya una conexión directa entre la dirección física del remitente de la carta/paquete y la dirección del destinatario antes de enviar la carta/paquete.

Originalmente, IP era un servicio de datagramas sin conexión en un programa de control de transmisión creado por Vint Cerf y Bob Kahn en 1974. Cuando se aplicaron formatos y reglas para permitir las conexiones, se creó el Protocolo de Control de Transmisión orientado a la conexión. Los dos juntos forman el conjunto de protocolos de Internet, a menudo denominado TCP/IP.

El Protocolo de Internet versión 4 (IPv4) fue la primera gran versión de IP. Es el protocolo dominante de Internet. Sin embargo, el iPv6 está activo y en uso, y su despliegue está aumentando en todo el mundo.

El direccionamiento y el enrutamiento son los aspectos más complejos de IP. Sin embargo, la inteligencia de la red se encuentra en los nodos (puntos de interconexión de la red) en forma de routers que reenvían los datagramas a la siguiente pasarela conocida en la ruta hacia el destino final. Los routers utilizan protocolos de pasarela interior (IGP) o protocolos de pasarela externa (EGP) para ayudar a tomar decisiones de reenvío de rutas. Las rutas se determinan por el prefijo de enrutamiento dentro de los datagramas. Por tanto, el proceso de enrutamiento puede resultar complejo. Pero a la velocidad de la luz (o casi) la inteligencia de enrutamiento determina la mejor ruta, y los trozos de datagrama y el datagrama acaban llegando a su destino

Paquetes IP

Los paquetes o datagramas IP tienen dos partes. La primera parte es la cabecera, que es como la etiqueta de un sobre. La segunda parte es la carga útil, que es como la carta dentro de un sobre. La cabecera contiene las direcciones IP de origen y destino, y alguna información extra. Esta información se llama metadatos, y es sobre el paquete en sí. Poner los datos en un paquete con una cabecera es la encapsulación.

Enrutamiento

Todos los ordenadores de una red realizan algún tipo de enrutamiento. Los ordenadores dedicados se comunican entre sí para saber a dónde enviar los paquetes. Estos ordenadores se llaman routers y se comunican mediante protocolos de enrutamiento.

En cada salto del viaje de un paquete, un ordenador lee la cabecera. El ordenador ve la dirección IP de destino y averigua a dónde enviar el paquete.

ARPANET, el antecesor de Internet, fue diseñado para sobrevivir a una guerra nuclear. Si se destruía un ordenador, la comunicación entre todos los demás seguiría funcionando. Las redes informáticas siguen siguiendo este mismo diseño.

Los ordenadores que se comunican entre sí se encargan de las funciones "inteligentes" para simplificar las redes informáticas. Los nodos finales comprobarán los errores en lugar de una autoridad central. Mantener las cosas "inteligentes" en los ordenadores o nodos finales sigue el principio de extremo a extremo.

El protocolo de Internet envía paquetes sin asegurarse de que lleguen de forma segura. Se trata de una entrega de mejor esfuerzo, y no es fiable. Los paquetes pueden estropearse, perderse, duplicarse o recibirse fuera de orden. Los protocolos de nivel superior, como el Protocolo de Control de Transmisión (TCP), garantizan que los paquetes se entreguen correctamente. El IP tampoco tiene conexión, por lo que no lleva un registro de las comunicaciones.

El protocolo de Internet versión 4 (IPv4) utiliza una suma de comprobación para comprobar si hay errores en una cabecera IP. Cada suma de comprobación es única para una combinación de origen/destino. Un nodo de enrutamiento genera una nueva suma de control cuando recibe un paquete. Si la nueva suma de comprobación es diferente de la anterior, el nodo de enrutamiento sabe que el paquete es malo y lo desecha. IPv6 asume que otro protocolo comprobará los errores y omite la suma de comprobación. Esto es para mejorar el rendimiento.

En 1974, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos publicó un documento titulado "A Protocol for Packet Network Intercommunication". El documento describía una manera de que los ordenadores se comunicaran entre sí utilizando la conmutación de paquetes. Una gran parte de esta idea era el "Programa de Control de Transmisión". El Programa de Control de Transmisión era demasiado grande, así que se dividió en TCP e IP. Este modelo se denomina ahora Modelo de Internet y Conjunto de Protocolos de Internet, o Modelo TCP/IP.

Las versiones 0 a 3 de IP fueron experimentales y se utilizaron entre 1977 y 1979.

Las direcciones IPv4 se agotarán, porque el número de direcciones posibles es finito. Para solucionarlo, el IEEE creó IPv6, que tiene aún más direcciones. Mientras que IPv4 tiene 4.300 millones de direcciones, IPv6 tiene 340 undecillones de ellas. Esto significa que nunca se agotarán las direcciones IPv6. IPv5 se reservó para el Protocolo de Flujo de Internet, que sólo se utilizó de forma experimental.