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Redes y Software

Paquetes de Datos: Componentes Básicos de las Redes

por Yendry Lopez Gomez
paquetes de datos

Muchas personas no saben en realidad qué es lo que ocurre cuando nos conectamos a internet y comenzamos a descargar un video o simplemente a comprobar si tenemos correos electrónicos nuevos. De hecho, gran parte de los usuarios de internet ni siquiera conoce cuáles son los principios más básicos de la comunicación mediante esta vía.

Para que internet, o cualquier red funcione, es necesario que confluyan un conjunto de reglas y parámetros, conocidos como protocolos, que son los que regulan la comunicación. Establecer protocolos garantiza que los diferentes equipos de hardware que conforman la red se entienda entre ellos. Una vez tenemos la infraestructura de la red armada, necesitamos hacer circular la información por esta red.

Para esto, se toma dicha información y se divide en paquetes de datos, que son los que se envían a través del canal de comunicación. La pregunta aquí es, ¿qué son los paquetes de datos y cómo funcionan?, ¿cómo saben los equipos de red a donde enviar cada paquete de datos? Si quieres saber la respuesta a estas preguntas y mucho más, le invito a que continúes leyendo, ya comenzamos.

Tabla de contenidos

Paquete de datos

Los paquetes de datos o paquete de red, es la mínima unidad en que se divide una información determinada en la capa de red del modelo OSI. Esta división de la información en paquetes de datos ocurre en la capa de red del modelo OSI.

Al dividir la información que va a circular por los canales en bloques de tamaños conocidos, el control sobre estos se hace más fácil. Además, gestionar el direccionamiento de la información y posibles errores en esta, también es mucho más sencillo con este sistema de fragmentación.

Estructura de los paquetes de datos

Los paquetes de datos deben tener una estructura estándar para poder ser manejado por los diferentes equipos que conforman. Un paquete de datos está formado por los siguientes elementos:

  • Header o cabecera: Esta parte es contiene toda la información referente al direccionamiento del paquete de datos. En dependencia del protocolo que la agregue, es posible encontrar diferentes campos en esta cabecera.
  • Payload o área de datos: Esta parte del paquete es la que contiene el fragmento de la información que fue fragmentada en paquetes.
  • Trailer o cola: Aquí comúnmente se agregan códigos para comprobar si hubo algún error en la comunicación y por tanto el paquete se vio afectado.

Diferencias entre segmentos, paquetes de datos y tramas

En realidad, los términos segmentos, paquetes de datos y tramas son análogos. Para que esto se entienda, lo primero es familiarizarnos con el término Unidad de Datos de Protocolo PDU (del inglés Protocol Data Unit). PDU hace referencia a la unidad mínima de un protocolo de red determinado. Es decir, es como la unidad de medida básica en la que se divide la información por un protocolo determinado.

El modelo de referencia para protocolos de red OSI divide un sistema de red en 7 capas diferentes. Estas capas son:  Física, Enlace o Conexión, Red, Transporte, Sesión, Presentación, Aplicación. En cada una de estas capas se ejecutan protocolos distintos, y que por tanto tendrán una PDU distinta en cada una de ellas.

Siendo así, la PDU que se usa en la capa de Transporte se denomina segmento. En la capa de Red es donde tenemos nuestros paquetes de datos. Por otro lado, en la capa de Enlace se llama trama. Y aquí ya tenemos cada uno de los términos usados para referirse a las unidades de división de la información en redes informáticas.

Proceso de creación de paquetes de datos

Conociendo ya que es una PDU, podemos explicar cómo se forma un paquete en la capa de red. En primer lugar, debemos saber que cada capa receptora de una PDU de la capa inmediata superior lo codifica en la PDU que esta capa gestión.

Segmentos, capa de trasporte

En el modelo TCP/IP para redes informáticas, que por cierto es el más usado, los datos de la capa de aplicación son divididos en partes mucho más pequeñas en la capa de transporte. El tamaño de cada parte lo define el MSS o Tamaño Máximo de Segmento de la red. A cada uno de estos segmentos se le agrega un encabezado TCP, cuyo tamaño oscila entre los 20 y 60 bytes.

Capas del Modelo OSI y el Modelo TCP/IP.
Capas del Modelo OSI y el Modelo TCP/IP.

Este encabezado incluye campos para el enrutamiento del paquete, como el puerto de origen y destino, bits de marca, numeración de la secuencia de los segmentos, checksum o suma de verificación y algunos campos opcionales. Los campos referentes al puerto de origen y destino son obligatorios, porque estos son los que determinarán a qué aplicación se le entregan en el host de destino. Estos fragmentos son llamados segmentos en esta capa.

Cabecera TCP
Cabecera TCP

Paquetes, capa de red

Los segmentos de la capa de trasporte se reciben en la capa de red para formar los paquetes de datos. Aquí se agregan a los segmentos un encabezado IP con un tamaño de entre 20 y 60 bytes. En esta capa no se realiza ningún tipo de comprobación sobre el contenido del paquete.

Entre los campos que conforman la cabecera IP tenemos:

  • Versión: Se refiere a la versión del protocolo IP, IPv4 o IPv6, e indica a un router si este es capaz de manejar el paquete.
  • Longitud de cabecera (IHL): Indica el tamaño de la cabecera IP, ya que este puede ser variable.
  • Tipo de servicio: En la práctica este campo no se usa. Sus posibles valores son D (Delay), T (Throughput), R (Reliability). Hacen referencia al servicio solicitado y la prioridad del paquete de datos.
  • Longitud del paquete: Tamaño total del paquete. El tamaño máximo permitido es de 65535 bytes.
  • Identificación: Numeración del paquete para en caso de ser fragmentado en paquetes más pequeños poder ensamblar nuevamente sus partes.  
  • Tiempo de vida: Se refiere al número máximo de saltos o router por los que puede pasar el paquete antes de ser eliminado. El valor máximo para el TTL es de 30 saltos.
  • Protocolo: Contiene un valor codificado el protocolo de la capa de trasporte al que va destinado el paquete.
  • Suma de verificación de la cabecera: Valida la integridad de la cabecera IP.
  • Direcciones IP origen y destino: Hacen referencia a las direcciones IP del emisor y el receptor del paquete respectivamente.
  • Opciones: Campos opcionales.
Cabecera IP de paquetes de datos.
Cabecera IP de paquetes de datos.

Cada paquete, aunque forme parte de la misma información, no es igual a otro. Principalmente porque el tiempo de vida se reduce en cada salto. A todo este conjunto se le denominada paquete IP o simplemente paquete.

Tramas, capa de enlace de datos

Para finalizar con la fragmentación de la información en PDU, la capa de enlace de datos toma cada paquete de la capa de red y forma las tramas. A estas se les agrega un encabezado con campos como la dirección Mac de origen y destino, los datos, longitud, y comprobación CRC.

Las direcciones MAC no se refieren a la del host origen y destino precisamente. Estas direcciones se obtienen mediante el protocolo ARP (Protocolo de resolución de direcciones), y se refieren a las MAC del siguiente salto en la red de la trama. Es decir, puede ser la MAC del router del que sale la trama, y la MAC del router a donde debe llegar para seguir el enrutamiento hasta el host destino.

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