Capítulo 2: Introducción a las Redes

Comunicación y Segmentación

La comunicación en redes se inicia con un mensaje que se envía de un origen a un destino a través de un canal. Para optimizar la transmisión, los datos se dividen en segmentos más pequeños, un proceso llamado segmentación. Este método permite la multiplexación, donde varias conversaciones comparten la red simultáneamente. Además, aumenta la confiabilidad al permitir rutas alternativas en caso de congestión o fallas.

Componentes de la Red

Una red se compone de hardware (dispositivos y medios) y software (servicios y procesos). Los dispositivos finales, conocidos como hosts, se conectan a través de dispositivos intermediarios.

Dispositivos Intermediarios:

• Hubs, switches y access points
• Routers
• Servidores de comunicación y módems
• Firewalls

Funciones de los Dispositivos Intermediarios:

• Regenerar y transmitir señales
• Mantener información de rutas
• Notificar errores y fallas
• Direccionar datos por rutas alternativas
• Clasificar mensajes por QoS
• Controlar el flujo de datos por seguridad

Medios de Red

Los medios de red se clasifican en:

• Cables metálicos
• Fibra óptica (vidrio o plástico)
• Transmisión inalámbrica

La elección del medio depende de factores como la distancia, el entorno, la velocidad, el costo y la calidad de la señal.

Redes de Área Amplia (WAN)

Las WAN conectan LANs separadas geográficamente, a menudo utilizando servicios de un Proveedor de Servicios de Telecomunicaciones (TSP). La administración de la WAN es controlada por el TSP.

Intranet

Una intranet es una red privada que restringe el acceso a miembros autorizados de una organización.

Componentes Físicos

• Tarjeta de Interfaz de Red (NIC): Conecta el host a la red.
• Puerto Físico: Conector para el medio de red.
• Interfaz: Puerto especializado en dispositivos de interconexión (routers).

Protocolos de Red

Los protocolos definen la estructura de los mensajes, el intercambio de información de rutas, el manejo de errores y el inicio/fin de sesiones. Los protocolos estandarizados son avalados por organizaciones como el IEEE y el IETF.

Interacción de Protocolos:

• Aplicación: HTTP
• Transporte: TCP
• Internetwork: IP
• Acceso a la Red: Define la administración de enlaces y la transmisión física.

Beneficios del Modelo en Capas

• Facilita el diseño de protocolos
• Promueve la interoperabilidad
• Aísla los cambios tecnológicos
• Proporciona un lenguaje común

Modelo TCP/IP

El modelo TCP/IP describe la interacción de los protocolos para la entrega de aplicaciones de extremo a extremo.

Proceso de Comunicación:

• Creación de datos (capa de aplicación)
• Segmentación y encapsulación
• Transmisión por el medio
• Transporte a través de la internetwork
• Recepción y desencapsulación
• Entrega a la aplicación destino

Unidades de Datos del Protocolo (PDU):

• Aplicación: Datos
• Transporte: Segmento
• Red: Paquete
• Enlace de datos: Trama
• Física: Bits

Comparación entre OSI y TCP/IP

Ambos modelos coinciden en las funciones de direccionamiento y enrutamiento (capa 3) y en la gestión de conversaciones (capa 4).

Cuestionario

1. Dispositivos y Medios

Dispositivos finales: PC, impresora, teléfono IP, servidor, etc.
Dispositivos intermediarios: Router, switch, firewall, hub, access point, módem, etc.
Medios de red: Cobre, fibra óptica, inalámbricos.

2. Tipos de Redes

Red: Conjunto de dispositivos interconectados.
LAN: Red local bajo un mismo control administrativo.
WAN: Red de área amplia que conecta LANs distantes.
Internetwork: Conjunto de redes interconectadas.
Internet: La internetwork pública global.

3. Comparación de Modelos

El modelo OSI es un marco de referencia para la estandarización, mientras que TCP/IP es un conjunto de protocolos que implementa la funcionalidad de red.

4. Protocolos, PDU y Encapsulación

Protocolo: Conjunto de reglas para la comunicación.
PDU: Unidad de datos en cada capa del modelo.
Encapsulación: Adición de información de control a los datos en cada capa.

5. Direcciones de Capa 2, 3 y 4

Capa 2 (Enlace de datos): Direcciones MAC físicas.
Capa 3 (Red): Direcciones IP lógicas.
Capa 4 (Transporte): Números de puerto para identificar aplicaciones.

Capítulo 3: Modelo OSI y TCP/IP

Capas del Modelo OSI

Capa de Aplicación: Intercambio de datos entre aplicaciones.

Capa de Presentación: Codificación, compresión y encriptación de datos.

Capa de Sesión: Establecimiento y gestión de diálogos entre aplicaciones.

Protocolos TCP/IP

• DNS: Resolución de nombres a direcciones IP.
• HTTP: Transferencia de páginas web.
• SMTP: Envío de correo electrónico.
• Telnet: Acceso remoto a dispositivos.
• FTP: Transferencia de archivos.

Software de Aplicación

Existen aplicaciones que se comunican directamente con la red y servicios que preparan los datos para la transferencia.

Modelo Cliente-Servidor

El modelo cliente-servidor es una parte fundamental de la capa de aplicación.

DNS

DNS utiliza números de puerto para identificar aplicaciones. El puerto 53 se utiliza para DNS.

WWW y HTTP

HTTP utiliza mensajes GET, POST y PUT para la comunicación cliente-servidor.

Correo Electrónico y SMTP/POP

SMTP se utiliza para enviar correo y POP para recibirlo.

FTP

FTP utiliza dos conexiones: una para comandos y otra para la transferencia de archivos (puertos 20 y 21).

DHCP

DHCP asigna direcciones IP dinámicamente.

Gnutella (P2P)

Gnutella utiliza paquetes PING, PONG, QUERY, QUERY HIT y PUSH.

Telnet

Telnet proporciona acceso remoto a la CLI de un dispositivo.

Capítulo 4: Capa de Transporte

La capa de transporte gestiona la transferencia de datos de extremo a extremo.

Funciones de la Capa de Transporte

• Multiplexación de aplicaciones
• Entrega confiable de datos
• Manejo de errores

Protocolos de Transporte

TCP: Orientado a la conexión, confiable.
UDP: Sin conexión, no confiable.

Números de Puerto

Los números de puerto identifican aplicaciones y servicios. La IANA asigna los números de puerto.

Conexión TCP

TCP utiliza un enlace de tres vías (SYN, SYN-ACK, ACK) para establecer una conexión.

Reensamblaje de Segmentos TCP

TCP utiliza números de secuencia para asegurar la entrega ordenada de datos.

UDP

UDP se utiliza en aplicaciones como DNS, SNMP, DHCP, RIP y TFTP.

Capítulo 5: Capa de Red

La capa de red se encarga del direccionamiento, encapsulación, enrutamiento y desencapsulación de paquetes.

Protocolo IP

IPv4 es un protocolo sin conexión, de máximo esfuerzo y no confiable.

Fragmentación de Paquetes

La fragmentación ocurre cuando un paquete excede la MTU del medio.

División de Redes

La división de redes mejora el rendimiento y la seguridad.

Enrutamiento

Los routers utilizan tablas de enrutamiento para reenviar paquetes.

Enrutamiento Dinámico

Protocolos de enrutamiento dinámico: RIP, EIGRP, OSPF.