Los protocolos son un conjunto de reglas y convenciones de comunicación, que establecen las comunicaciones a través de las redes de telecomunicaciones entre usuarios o computadoras distintas que manejan lenguajes diferentes. TCP / IP no es un único protocolo, se conoce con ese nombre, pero en realidad es un conjunto de protocolos que cubren los distintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos más importantes son TCP (transmisión Control Protocol) e IP (Internet Protocol) los que dan el nombre al conjunto. TCP se encarga del flujo de paquetes y asegura que los datos estén correctos mientras que IP lleva los paquetes de un sitio a otro. El protocolo TCP / IP es muy conocido porque permite que Internet sea una red de redes.

El protocolo IP es el principal protocolo de la capa de red, define la unidad básica de transferencia de dato entre el origen y el destino, atravesando toda la red de redes, es el encargado de elegir la ruta más adecuada por la que los dato serán enviado. Se trata de un sistema de entrega de paquete llamados datagrama IP que tiene las siguientes características:

1. No es orientado a conexión: debido a que cada uno de los paquetes puede seguir rutas distintas entre el origen y el destino.

Figura 1. Formato datagrama IP

Fragmentación

En el campo de datos de la trama física viajan los datagramas IP, sin embargo este campo de datos no tiene una longitud indefinida porque esta limitado por el diseño de la red. El MTU de una red es la mayor cantidad de datos que puede transporta su trama física, para las redes Ethernet el MTU es de 1500 bytes, para las redes Token Ring 8192 bytes, esto quiere decir que una red Ethernet para transportar un datagrama de más de 1500 bytes tiene que fragmentarlo, igualmente para el caso de la red Token Ring si quiere transmitir más de 8192 bytes tiene que fragmentarlo.

Un router fragmenta un datagrama en varios si el siguiente tramo de la red por el que tiene que viajar, tiene un MTU inferior a la longitud del datagrama. A continuación con la ayuda de la figura 2, se explica como se produce la fragmentación de un datagrama

Figura 2. Fragmentación de un datagrama

Suponiendo que un equipo A envía un datagrama de 1400 bytes de datos a un equipo B, el datagrama pasa sin problema la red 1, porque 1400 es menor que a1500, pero no podrá atravesar la red 2 porque 1400 es mayor que 620, entonces para que el datagrama enviado por el equipo 2 pueda continuar el router R1 lo fragmenta en el menor número de fragmentos posibles capaces de atravesar la red 2, cada uno de estos fragmentos es un nuevo datagrama con la misma identificación pero distinta información en el cuerpo de Desplazamiento de Fragmentación y el bit de Más Fragmento (MF) del datagrama, el resultado de la fragmentación en R1 sería:

Fragmento 1: Longitud total: 620 bytes, Desp. = 0, MF = 1 (contiene los primeros 600 bytes de los datos del datagrama original)

Fragmento 2: Longitud total: 620 bytes, Desp. = 600, MF = 1 (contiene los siguientes 600 bytes de los datos del datagrama original)

Fragmento 3: Longitud total: 220 bytes, Desp. = 1200, MF = 0 (contiene los últimos 200 bytes de los datos del datagrama original)

El router R2 recibirá estos tres datagrama IP resultante de la fragmentación del datagrama original y los enviará a la red 3 sin reensamblarlos, cuando el eqipo B reciba los fragmentos, reconstruirá el datagrama original. Los raouter intermedios no reconstruyen los fragmentos debido a que esto supondría una carga de trabajo adicional, a parte de memoria temporales. El ordenador destino puede recibir los fragmentos cambiados de orden pero esto no supondrá ningún problema para reensamblar el datagrama puesto que cada fragmento guarda suficiente información. 

2 Es no fiable: porque los paquetes pueden perderse, dañarse o llegar retrasado.

Debido a que el protocolo IP no es fiable, los datagrama pueden perderse o llegar defectuosos a su destino. El protocolo ICMP (Internet Control Messager protocol, protocolo de mensajes de control y error), se encarga de informar al origen si se ha producido un error durante la entrega de su mensaje y además transporta distintos mensajes de control.

El Protocolo ICMP únicamente informa de incidencias en la red pero no toma ninguna decisión. Esto será responsabilidad de las capas superiores. Los mensajes ICMP viajan en el campo de datos de un datagrama como se muestra en la figura 3

Figura 3. Mensajes ICMP

Debido a que el protocolo IP no es fiable puede darse el caso de que un mensaje ICMP se pierda o se dañe. Si esto llega a pasar no se creará un nuevo mensaje ICMP sino que el primero se descartará.. Los mensajes ICMP comienzan con un campo de 8 bits que contiene el tipo de mensaje ICMP. Los datagramas IP tienen un campo TTL (tiempo de vida) que impide que un mensaje este dando vueltas indefinidamente por la red de redes. El número contenido en este campo disminuye en una unidad cada vez que el datagrama atraviesa un router. Cuando el TTL de un datagrama llega a 0 (cero) se descarta y se envía un mensaje ICMP Tiempo excedido (time exceeded) para informar al origen.

La dirección IP es el identificador de cada host dentro de su red de redes, cada host conectado a una red tiene una dirección IP asignada, la cual debe ser distinta a todas las demás direcciones que estén vigentes en este momento en el conjunto de redes visibles por el host. Las direcciones IP se clasifican en públicas (visibles en todo internet), privadas (visibles únicamente por los host de misma red u otras redes privadas conectadas por router) y a su vez las direcciones IP pueden ser: estáticas (un host conectado a la red con IP estática siempre los hará con es misma dirección) y las dinámicas (un host conectado a la red con IP dinámica siempre los hará con una dirección distinta).