2. Protocolo IP

5/11/2018 2. Protocolo IP - slidepdf.com

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Ing. Honorio Candelario Emigdio Materia: Conectividad

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A. Mapa Conceptual

Direccionamiento IP

Estructura de clases

o Clase A

o Clase B

o Clase C

o Direcciones IP privadas

Direcciones reservadas de red y de broadcast

Protocolo ARP

Procedimiento para la obtención de una dirección IP

o Configuración manual

o Protocolo RARP

o BOOTP

o DHCP

o Operación de DHCP

Servicio de traducción de nombres

o Domain Name Service

o NAT

ICMP

o Mensajes de error

o Mensajes de control

2 PROTOCOLO IP




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Desarrollo.

El modelo OSI es un modelo conceptual que permite comprender la complejidad del proceso de comunicación

de datos a través de un entorno de networking.

Dentro del conjunto de protocolos, tecnologías y dispositivos que hacen posible estas comunicaciones, ocupan

un lugar muy importante en la actualidad dos protocolos: TCP como protocolo de capa de transporte e IP como

protocolo de capa de red,

Ambos son los ejes en torno a los cuales se ha desarrollado Internet, y son el centro conceptual de las

tecnologías de mayor difusión en la actualidad para entornos LAN y WAN.

El Protocolo IP

Internet Protocol

Protocolo de capa de red, no orientado a la conexión, definido en el RFC 791.

IP descansa en el protocolo ICMP para mantener al origen de la conexión informado respecto del destino dado

a los paquetes que se enrutan sobre una red IP. Es el único protocolo del stack TCP/IP que proporciona

funcionalidades de ruteo.

Direccionamiento IP

El protocolo IP suministra un esquema de direccionamiento jerárquico que identifica cada puerto conectado a

una red con una dirección de 32 bits.

Las direcciones IP están compuestas por 32 dígitos binarios que para mayor facilidad pueden ser

representados como 4 octetos de 8 bits.

Un ejemplo:

Notación Binaria; 11000000. 10101000. 00000000. 01111110

Notación Decimal: 192.168.0 126

Estas direcciones IP están compuestas por 2 partes que permiten localizar e identificar en un esquema

jerárquico, cada puerto de cada red conectada a Internet:

Una dirección de red, compuesta de 8 y hasta 24 bits.

Una dirección de nodo, compuesta de al menos 8 y hasta 24 bits.

Para mayor comodidad, las direcciones IP suelen expresarse utilizando 4 cifras decimales separadas por

puntos, que representan cada uno de los 4 octetos binarios. A esta forma de expresión se la denomina notación

decimal o de punto.

Una dirección IP identifica una Interfaz, no un dispositivo.

Cada interfaz conectada a la red debe tener una dirección IP diferente. Un dispositivo puede tener vanas Interfaces y en consecuencia varias IP .




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Ejemplo: 192.168.0.126

Binaria 11000000. 10101000. 00000000. 01111110

Decimal o de punto 192 . 168 . 0 . 126RED NODO

Estructura de clases

En su organización original, las direcciones IP versión 4 se dividen en diferentes clases que permiten identificar

redes de diferentes dimensiones: pequeñas, medianas y grandes.

La pertenencia de una dirección de red a una determinada clase es definida por la posición del primer cero

binario del primer octeto, contando desde la izquierda. Esto se denomina direccionamiento classful.

A partir de la clase, se establece cuántos bits u octetos se utilizan para definir o identificar la red. y cuántos

quedan para identificar cada nodo individual.

La definición de IPv4 establece 5 clases A, B, C, D y E. Las tres primeras de ellas comerciales, la cuarta para

direcciones de multicast, la última reservada.

Clase A

Primer octeto: 00000000 a 01111111

Rango de direcciones clase A: 0.0.0.0 a 127.255.255.255

0.0.0.0 dirección reservada

127 - reservado para loopback

Direcciones privadas (RFC 1918); 10.0.0.0 a 10.255.255.255

Esquema: Red. Nodo. Nodo. Nodo

Número de redes posibles: 126

Número de nodos útiles por red: 16.777.214

Representan el 50% del número total de direcciones IP posible

Clase B

Primer octeto: 10000000 a 10111111

Rango de direcciones clase B; 128.0.0.0 a 191.255.255.255

Direcciones privadas (RFC 1918): 172.16.0.0 a 172.31.255.255

Esquema: Red. Red. Nodo. Nodo

Número de redes posibles: 16.384




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Número de nodos útiles por red: 65.534

Representan el 25% del número total de direcciones IP posible.

Clase C

Primer octeto; 11000000 a 11011111

Rango de direcciones clase C: 192.0.0.0 a 223.255.255.255

Direcciones privadas (RFC 1918): 192.168.0 0 a 192.168.255.255

Esquema: Red. Red. Red. Nodo

Número de redes posibles: 2.097.152

Número de nodos útiles por red: 254

Representan el 12.5% del número total de direcciones IP posible.

Clase D

Direcciones de Multicast o Multidifusión.

Primer octeto: 11100000 a 11101111

Rango de direcciones clase D: 224.0.0.0 a 239.255.255.255

No se utilizan para identificar nodos individuales. Cada dirección clase D representa un grupo de nodos, por lo

que en esta clase no cabe la distinción nodo / red.

Clase E

Direcciones de Investigación. Estas direcciones no son utilizadas en Internet.

Primer octeto: 11110000 a 11111111

Rango de direcciones clase E: 240.0.0.0 a 255.255.255.255

255.255.255.255 - Su tránsito se encuentra bloqueado en Internet.

Clase A 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 1 1 1 1 1 1 0 1 a 127

Clase B 1 0 0 0 0 0 0 0 a 1 0 1 1 1 1 1 1 128 a 191

Clase C 1 1 0 0 0 0 0 0 a 1 1 0 1 1 1 1 1 192 a 223

Direcciones IP Privadas

Se trata de direcciones reservadas exclusivamente para uso interno y privado en redes LAN o WAN de

empresas y particulares. Han sido definidas a través del RFC 1918, de allí que son conocidas como direcciones

IP privadas o IP RFC 1918.




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Estas direcciones no se enrutan hacia el backbone de Internet.

IP Privadas Clase A 10.0.0.0 a 10.255.255.255

IP Privadas Clase B 172.16.0.0 a 172.31 255.255

IP Privadas Clase C 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Direcciones

Una vez asignada la dirección IP de una red, es preciso asignar las direcciones a cada uno de los puertos

teniendo en cuenta las siguientes premisas:

La dirección que en números binarios tiene todos 0s en los bits correspondientes al nodo está

reservada para identificar a la red en las tablas de enrutamiento. Se la denomina dirección reservada

de red.

La dirección que en notación binaria tiene todos 1s en los bits correspondientes al nodo está reservada

para identificar los paquetes que están dirigidos a todos los puertos de una red (broadcast). Se la

denomina dirección reservada de broadcast.

Las restantes direcciones son las disponibles para asignar a cada uno de los puertos de la red. Se las

suele denominar direcciones útiles o direcciones de nodo

Protocolo ARP

Es un protocolo de la pila TCP/IP que permite resolver o mapear direcciones IP a direcciones MAC.

Cuando un dispositivo debe preparar para una trama hacia una dirección de destino, ya ha obtenido la dirección

IP de destino pero no tiene la dirección MAC de destino. Esta dirección MAC es imprescindible para completar

el encabezado de la trama.

Para obtener esta información la terminal utiliza el protocolo ARP.

ARP construye y mantiene en la memoria RAM de cada dispositivo o terminal una tabla denominada caché ARP

que contiene el mapeo IP / MAC.




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La terminal que desea enviar una trama a una dirección IP de destino cuya dirección MAC no se encuentra en

su tabla ARP, envía a la red una solicitud ARP en formato de broadcast de capa 2.

Todas las terminales del dominio de broadcast reciben la petición. Si la dirección IP de una de las terminales

coincide con la que se envía en la solicitud ARP, esa terminal envía una respuesta ARP que contiene el par IP /

MAC. Si el dispositivo de destino no existe o está apagado no se recibe respuesta.

La respuesta que se recibe es almacenada temporalmente en la memoria caché de la terminal que hizo lasolicitud, y será enviada para la encapsulación de los demás datos de la ráfaga.

En el caso en el que la dirección IP de destino pertenezca a otra red, los router pueden ejecutar un ARP proxy.

Esta opción debe estar activada en el router. En un procedimiento ARP proxy, cuando se solicita la dirección

MAC de una IP que no corresponde a la red local, el router responde enviando la dirección MAC de su propio

puerto.

Tenga en cuenta que las direcciones MAC son solamente de relevancia local, y se utilizan para establecer

comunicaciones en el entorno del dominio de broadcast. Por lo tanto, no sirve de nada conocer la dirección

física de un dispositivo remoto. Por el contrario, para conectarse a un dispositivo remoto es necesario que la

trama sea tomada por el puerto de gateway para que sea enviada al dispositivo remoto.

Procedimiento para obtener una dirección IP

Cada puerto de la red debe estar Identificado con una dirección de capa de red. Cuando utilizamos el protocolo

IP, una terminal puede obtener su dirección IP a través de diversos procedimientos:

o Configuración manual.o Configuración automática:

o Protocolo RARP.

o Protocolo BootP.

o Protocolo DHCP.

Protocolo RARP

Permite resolver u obtener una dirección IP a partir de una dirección MAC conocida que es el dato que se tiene

por conocido.

Este protocolo permite que una terminal obtenga una dirección IP a partir de la consulta a una tabla o cache

RARP que está almacenada en un servidor gateway (computadora o router). Su operación requiere como

condición la presencia de un servidor RARP en la red para responder a las peticiones RARP de los clientes.

El proceso se inicia con el envío por parte del cliente, de una petición RARP en formato broadcast para IP y

para MAC de modo tal que pueda alcanzar al servidor RARP, que generalmente es un router.

El servidor responde la petición enviando la dirección IP que se encuentra asociada con la dirección MAC que

envió el dispositivo origen a través de una tabla configurada de modo estático por un Administrador.




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BootP (Protocolo de bootstrap)

El protocolo BootP es un desarrollo más avanzado que RARP. Utiliza los puertos UDP 67 y 68 encapsulado en

IP para transportar mensajes. Es definido por el RFC 951.

Con la implementación de este protocolo, la estación que requiere una IP envía un broadcast de IP y de MAC.

El servidor BootP recibe la solicitud en formato de broadcast y le responde también en forma de broadcast IP

aunque con la MAC de la terminal solicitante en el campo MAC destino.

Por lo tanto, la única terminal que procesará esta trama será el cliente que inició la transacción. Esta terminal

verifica la dirección MAC, si coincide con la propia, acepta la dirección IP que le trae el datagrama. El

datagrama le proporciona:

Dirección IP

Dirección de gateway

Dirección de servidor DNS

Información específica del fabricante.

Como RARP, requiere la presencia de un servidor BoolP y no permite una asignación dinámica. Se debeconfeccionar manualmente una tabla que especifique los parámetros correspondientes a cada dispositivo: debe

haber una entrada en la tabla BootP para cada nodo de la red

DHCP

Es el servicio sucesor de BootP. Utiliza los mismos puertos (67 y 68) para el intercambio de mensajes que

BootP, solo que en TCP y UDP. Adjudica direcciones IP a los nodos conectados a la red para su uso temporal.

Tiene 2 diferencias centrales respecto de BootP:

o La asignación de direcciones IP a los clientes se realiza de modo temporal y dinámico.

o Permite informar parámetros adicionales al cliente, como el servidor de WINS y el nombre de dominio.

Requiere la presencia de un servidor DHCP en la red, usualmente redundante en dos o más dispositivos físicos

para asegurar confiabilidad El servidor DHCP puede estar localmente en cada subred o en un sitio central.

Cisco IOS permite utilizar también a los routers como servidores DHCP.




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El servidor DHCP asigna a cada nodo que se conecta a la red una dirección IP de un rango de direcciones

disponibles. La información que provee incluye;

o Dirección IP

o Máscara de subred

o Dirección del default gateway

o Nombre de dominioo Dirección del servidor(es) DNS

o Dirección del servidor(es) WINS

La asignación se puede realizar de modo estático como ocurre en BootP, o de manera dinámica definiendo

conjuntos de direcciones a utilizar para la asignación. Esa sesión o "alquiler" de parámetros IP puede ser a su

vez permanente o temporal, pudiendo el Administrador definir el intervalo de tiempo transcurrido el cual se da la

renovación de la información.

Operación de DHCP:

• El nodo al encenderse envía un paquete DHCP Discover en formato de broadcast a la red.

• Cada servidor DHCP que recibe la solicitud, responde con un DHCP Offer en formato unicast. Si el

servidor no puede responder la solicitud, puede reenviarla a otro servidor.

• El nodo elegirá la "mejor" oferta que usualmente es la primera que recibe, y responde a la oferta

confirmando con un paquete de broadcast DHCP Request.

• El servidor cuya oferta fue aceptada responde enviando un paquete de reconocimiento DHCP Ack en

formato unicast.

Cuando se trabaja con un servicio de DHCP centralizado para toda la red, y por lo tanto es necesario enrutar

los paquetes DHCP, se deben activar los routers corno agentes DHCP relay para que reciban las solicitudes

DHCP y las envíen en formato unicast al servidor central.

Sintetizado:




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Servicio de traducción de nombres.

El direccionamiento IP es el corazón del funcionamiento actual de Internet y la mayoría de las redes de

comunicaciones en operaciones. Una dirección IP permite identificar inequívocamente un nodo cualquier en la

red global Internet.

Sin embargo, diversas circunstancias hacen que en términos generales no utilicemos habitualmente las

direcciones IP para identificar un nodo de destino. El usuario final habitualmente no utiliza direcciones IP en su

navegador de Internet o su correo electrónico.

En primer lugar, hay razones de orden psicológico y social: los seres humanos estamos habituados a identificar

personas y lugares por su nombre, no por un número que nos suena "anónimo*. En este sentido, los servicios

DNS nos permiten definir nuestros destinos en la red utilizando nombres y no direcciones IP.También hay razones más técnicas para requerir la traducción de direcciones IP: el ahorro de direcciones y la

seguridad de las redes de comunicaciones. Es por esto que los protocolos de traducción de direcciones son hoy

una herramienta de administración y seguridad indispensable.

DNS - Domain Name Service

Este Protocolo permite reemplazar el uso por parle del usuario final de direcciones IP por nombres para

identificar los nodos. En realidad, se denomina de esta manera tanto a la base de datos de nombres como al

protocolo utilizado para acceder la base de datos.

Se trata de un protocolo de capa superior que utiliza tanto TCP como UDP en la capa de transporte, en el

puerto 53. En principio, las consultas estándar utilizan el puerto 53 de UDP.

DNS utiliza una estructura jerárquica de dominios de red, completamente independiente de la estructura propia

del direccionamiento IP. En esta estructura existen dominios y subdominios.




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Un ejemplo:

www.google.com.ar

Los nombres compuestos por 3 caracteres en los dominios de alto nivel, se denominan dominios genéricos u

organizacionales. Los otros dominios de alto nivel son los dominios nacionales o geográficos, que están

definidos por la norma ISO 3166.

Este esquema jerárquico de los dominios se refleja a su vez en la organización de la base de datos, que es una

base de datos distribuida. El sistema está dividido en zonas de autoridad en las que uno o más nodos tienen la

tarea de mantener la base de datos y responder las consultas de otros nodos.

Todos los servidores se encuentran interconectados a la jerarquía de nombres de dominio. El comienzo del

árbol es la zona V que recibe la denominación de raíz o root.

¿Cómo se realiza una consulta?

Supongamos que deseamos acceder al dominio www.google.com.mx

Si el servidor DNS local tiene esta búsqueda en su tabla caché, recibiremos la respuesta directamente

del DNS local.

Si el servidor DNS local no tiene una entrada para este dominio, reenvía la consulta al servidor raíz.

Si el servidor raíz no tiene este dominio en su cache, reenvía a su vez la consulta al servidor que tiene

la delegación .mx

El servidor del dominio .mx, si no tiene este dominio en su caché, reenvía la consulta al servidor que

tiene la delegación .com.

El proceso continua de esta manera hasta que el cliente recibe la respuesta solicitada.

http://www.google.com.ar/

http://www.google.com./



http://www.google.com.ar/




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La distribución de la base de datos conlleva también la delegación de la autoridad y responsabilidades de crear,

modificar y administrar los nombres.

Los nombres DNS están representados por conjuntos de etiquetas separadas por puntos. Un nombre es un

conjunto de etiquetas compuestas por entre 1 y 63 caracteres alfanuméricos, comenzando por un carácteralfabético. No se distinguen entre mayúsculas y minúsculas.

Cuando un nodo desea establecer una sesión con otro identificado por un “nombre”, el cliente de DNS del

sistema operativo del origen realiza una solicitud para encontrar que dirección IP corresponde a ese nombre.

La petición usualmente es enviada a un servidor cuya dirección fue configurada previamente de modo estático o

por DHCP.

Si el servidor local puede responder la solicitud, envía al origen la dirección IP que corresponde a ese nombre.

Si esto no es posible, el servidor local puede hacer dos cosas:

1. Redireccionar la solicitud al servidor DNS de nivel superior.

2. Realizar el mismo una solicitud a otro servidor y responder al origen cuando tenga la respuesta

correcta. Esta consulta la realiza utilizando el root name server, para encontrar el servidor DNS de la

red de destino. El servidor local almacenara entonces en su memoria caché ese dato para poder

responder otra consulta sobre el mismo nombre.

ICMP

El protocolo IP es un protocolo de máximo esfuerzo, no orientado a la conexión. Para brindar servicios de

conexión. Para brindar servicios de conexión confiables, este protocolo se complementa dentro del stackTCP/IP con un segundo protocolo que brinda esa posibilidad de control de errores: ICMP.

ICMP proporciona un conjunto de mensajes de control y error que permiten detectar y resolver problemas en la

red de modo automático. Permite el reporte de errores en un entorno IP ya que el mismo protocolo IP no tiene

posibilidad alguna de detectar o reportar errores a nivel capa de red.

No corrige problemas, solo los informa.

Si bien ICMP reporta errores en la transmisión de cualquier datagrama, los paquetes ICMP no generan a su vez

mensajes de error ICMP. Esto evitara generar congestiones en la red, pero puede provocar que un mensaje de

error nunca llegue a su destinatario.

La estructura de una trama ICMP es la siguiente:

Atención, ICMP no soluciona la falla ya que no puede determinar el

reenvió de un paquete que se ha descartado; para esto debe

descansarse en los protocolos de capa de transporte.




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Encabezado de laTrama

Encabezadodel Datagrama Encabezado ICMP Datos ICMP FCS

Tipo Código Check …

Tipo: 1 byte

Indica el tipo de mensaje ICMP.

Código: 1 byte

Da información adicional respecto de un mensaje.

Checksum: 2 bytes

Permite verificar la integridad de los datos.

…..

ICMP genera 15 tipos de mensajes diferentes que se agrupan en 2 funciones básicas:

Mensaje de error y mensaje de control:

Tipo Mensaje Función

0 Echo Replay Error

3 Destination Unreachable Error

4 Source Quench Control

5 Redirect/Change Request Control

8 Echo Request Error

9 Router Advertisement Control

10 Router Selection Control

11 Time Exceded Error

12 Parameter Problem Error

13 Timestamp Request Control

14 Timestamp Reply Control

15 Information Request Control




13

16 Information Reply Control

17 Address Mask Request Control

18 Address Mask Reply Control

Mensajes de Error

Los mensajes de error ICMP informan a los dispositivos de la red sobre eventos provocados por la pérdida o

descarte de paquetes, y sobre la presencia de errores durante la transmisión de los mismos.

Tipo 8: Echo Request – paquete que se envía desde un origen para verificar si el destino es

alcanzable de echo reply para confirmar la recepción de la solicitud.

Tipo 0: Echo Reply – mensaje que indica al origen de una comunicación que el destino se encuentra

disponible en la red y ha recibido sus solicitudes de respuesta (echo request).

Tipo 3: Destination Unreachable – mensaje que indica al origen de un datagrama, que el mismo no

pudo ser adecuadamente reenviado hacia el destino.

Esta situación puede ser debida a diversas situaciones; problema de enrutamiento (falta de ruta), de

segmentación, o que los servicios que se requieren no estén disponibles.

El valor del campo código de estos mensajes, indica la razón por la que no pudo se entregado el paquete:

0 Red inalcanzable

1 Nodo inalcanzable

2 Protocolo inalcanzable

3 Puerto inalcanzable

4 Se requiere fragmentación

5 Falla de la ruta de origen

6 Red de destino desconocida

7 Nodo de destino desconocido

8 Nodo de origen aislado

9 Comunicación con la red de destino administrativamente prohibida

10 Comunicación con el nodo de destino administrativamente prohibida




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11 Red inalcanzable por el tipo de dispositivo

12 Nodo inalcanzable por el tipo de servicio

Tipo 11: Time Exceded – Mensaje utilizado por ICMP para notificarle al dispositivo de origen que un

paquete ha sido descartado por haber excedido su TTL. Es la base de la operación del comando

traceroute.

Tipo 12: Parameter Problem – Indica que el datagrama no ha sido procesado debido a algún tipo de

error en el encabezamiento. En este caso, si el valor de código es 0, el campo marcador indica el octeto

del datagrama que género el mensaje de error.

Mensajes de Control

Los mensajes de control ICMP infirman acerca de eventos tales como congestión de rutas, presencia de

gateways, etc. A diferencia de los mensajes de error, no son generados por la pérdida de paquetes o la

presencia de errores de transmisión.

Un mensaje de control es una petición de cambio generado por un Gateway de la red.

Tipo 5: Redirect/Change Request – Mensaje utilizado por el Gateway de una red en la que hay más

de una puerta de salida posible, que permite informar al nodo la mejor ruta hacia una red determinada.

Este mensaje se genera cuando se cumplen las siguientes condiciones:

El paquete una vez enrutado debe ser enviado por la misma interfaz por la que ingreso.

La dirección IP del próximo salto de la ruta utilizada, esta en la misma subred que la dirección IP de

origen.

No se ha originado en otro redireccionamiento ICMP o en ruta por defecto.

El router esta habilitado para realizar direccionamiento.

0 Paquetes redireccionados para la red.

1 Paquetes redireccionados para el nodo.

2 Paquetes redireccionados para el tipo de servicio.

3 Paquetes redireccionados para el tipo de servicio y nodo.

Tipo 13/14: Timestamp Request – Permite a un nodo solicitar una referencia de tiempo a otro nodo

remoto con el propósito de sincronizar en función del software que tiene este tipo de requisito. En la

actualidad contamos con protocolos (NTP, de capa de aplicación) que ofrecen un medio más sólido

para obtener este tipo de servicios.

Tipo 15/16: Information Request – Fue originalmente diseñado para permitir a los nodos determinar

su dirección de red. Es considerado obsoleto al haber sido reemplazado por BootP y DHCP.




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Tipo 17/18: Address Mask – Permite a un nodo que desconoce su máscara de subred, solicitar esta

información a su Gateway. Si conoce a su gateway, la petición va en forma unicast, de lo contrario es

un broadcast.

Tipo 9/10: Router Advertisemesnt/Selection – Permite que un nodo que no tiene configurada una

dirección de gateway la solicite directamente al dispositivo. El nodo envía una petición en formato

multicast a la dirección 224.0.0.2.

Tipo 4: Source Quench – En caso de congestión de un dispositivo, permite solicitarle al origen que

conduzca la tasa de transmisión de paquetes. Estos mensajes permiten reducir la cantidad de paquetes

perdidos en caso de congestión en algún punto de la ruta.

2. Protocolo IP

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