Fundamentos de Redes: Tecnologías, Arquitecturas y Protocolos

Introducción a las Redes

Tecnologías, Factores y Conceptos Clave

Tecnologías que impactan la forma en que interactuamos:

• Mensajería instantánea
• Weblogs (blogs)
• Podcasting
• Herramientas de colaboración (texto, gráficos, audio y video)

Estas tecnologías se utilizan en redes de datos móviles y fijas.

Factores internos que influyen en la comunicación:

• Tamaño del mensaje
• Complejidad del mensaje
• Importancia del mensaje

Mensajes claros y concisos facilitan la comprensión.

Factores externos que impactan la comunicación en la red:

• Confirmación de mensaje al emisor
• Calidad de la ruta entre emisor y receptor
• Número de cambios de formato del mensaje
• Cantidad de mensajes en la red
• Tiempo asignado para la comunicación

Datos: Información como archivos, audio, llamadas y videos compartidos en la red.

Red de datos:

• Dispositivos que se comunican
• Medio de conexión
• Mensajes digitales
• Reglas para la comunicación

Red convergente: Plataforma única que consolida diferentes tipos de redes (voz, video, datos) y sus tecnologías de transporte. Esto simplifica la administración y el uso para usuarios individuales y empresas.

Calidad de Servicio (QoS): Es crucial para administrar el tráfico de red priorizando las comunicaciones importantes y equilibrando las características del tráfico con los recursos limitados de la red.

Sin una QoS adecuada, los paquetes de datos se descartan sin considerar la prioridad ni las características de la aplicación.

Seguridad en redes de datos:

• Intercepción de comunicaciones: La encriptación protege los datos.
• Acceso no autorizado: Autenticación de usuario (nombres de usuario, contraseñas), seguridad física y otras medidas previenen el acceso no autorizado a la red y sus datos.

Las amenazas a la seguridad pueden provenir de intrusos que buscan beneficios económicos, roban datos o causan daños. También pueden ser empleados descontentos.

Preguntas de Examen (Unidad 1)

Capítulo 2: Arquitectura de Red

Dispositivos, Redes y Modelos

Dispositivos finales:

• Computadora de escritorio
• Computadora portátil
• Servidor
• PDA
• Teléfono celular
• Impresora
• Cámara de seguridad
• Teléfono IP
• Dispositivo electrónico de punto de venta
• Cajero automático

Dispositivos intermediarios:

• Repetidor
• Hub
• Punto de acceso inalámbrico
• Switch
• Router
• Módem
• Firewall

Medios de red:

• Cable de cobre
• Cable de fibra
• Radio (inalámbrica)

Tipos de redes:

• Red: Grupo de dispositivos interconectados.
• LAN: Red local bajo el mismo control administrativo.
• WAN: Redes de área amplia que conectan LAN en ubicaciones geográficas separadas.
• Internetwork: Malla de redes interconectadas.
• Internet: Internetwork pública global.

Modelos de red:

• Modelo de protocolo (TCP/IP): Describe las funciones en cada capa del conjunto de protocolos.
• Modelo de referencia (OSI): Referencia común para la uniformidad en servicios y protocolos de red.

El modelo OSI se usa para diseño, especificaciones y resolución de problemas.

Beneficios de los modelos en capas:

• Diseño de protocolos
• Competencia entre fabricantes
• Aislamiento de cambios tecnológicos
• Lenguaje común para la descripción de redes

Protocolo: Conjunto de reglas para la comunicación.

PDU: Unidad de datos del protocolo.

Encapsulación: Agregar información a las PDU en cada capa del modelo.

Direcciones de red:

• Capa 2 (física): Identifican dispositivos en una LAN (MAC).
• Capa 3 (lógica): Identifican dispositivos y sus redes (IP).
• Capa 4 (puertos): Identifican aplicaciones.

Preguntas de Examen (Capítulo 2)

Capítulo 3: La Capa de Aplicación

Software, Clientes, Servidores y Protocolos

Conversión de la comunicación humana a datos:

1. Ingreso de datos por el usuario.
2. Conversión a formato digital.
3. Inicio de la transferencia por la aplicación.
4. Encapsulación por las capas OSI.
5. Transporte por los medios.
6. Desencapsulación en el destino.
7. Procesamiento por el dispositivo final.

Software de capa de aplicación:

• Aplicaciones: Interactúan con el usuario.
• Servicios: Programas en segundo plano que realizan funciones específicas.

Cliente-Servidor:

• Servidor: Almacena y proporciona información.
• Cliente: Solicita información al servidor.

Ejemplos de servicios cliente-servidor:

• DNS
• FTP
• HTTP
• Telnet

Transferencia punto a punto: Ambos dispositivos actúan como cliente y servidor. Los datos se distribuyen y la comunicación es directa una vez establecida.

Funciones de los protocolos de capa de aplicación:

• Procesos en los extremos de la comunicación
• Tipos de mensajes
• Sintaxis del mensaje
• Significado de los campos
• Diálogos del mensaje

Protocolos de capa de aplicación:

• DNS: Resuelve nombres de dominio a direcciones IP.
• HTTP: Transfiere páginas web.
• SMB: Comparte recursos de red.
• SMTP/POP: Transfiere correo electrónico.

Preguntas de Examen (Capítulo 3)

Capítulo 4: La Capa de Transporte

Segmentación, Confiabilidad y Control de Flujo

Ubicación de los procesos de la capa de transporte: Entre la capa de aplicación y la capa de internet (TCP/IP) o entre la capa de sesión y la capa de red (OSI).

Responsabilidades de la capa de transporte:

• Seguimiento de conversaciones
• Segmentación de datos
• Reensamblaje de segmentos
• Envío de datos a la aplicación correcta

Beneficios de la segmentación: Permite el envío y recepción simultáneos de datos de múltiples aplicaciones.

Funciones de los protocolos de capa de transporte:

• Multiplexación de conversaciones (puertos)
• Segmentación y reensamblaje
• Verificación de errores

Confiabilidad: Garantizar que todos los segmentos lleguen al destino.

Aplicaciones que usan TCP (confiable):

• Navegación web
• Correo electrónico
• Transferencia de archivos

Aplicaciones que usan UDP (no confiable):

• Resolución de nombres de dominio (DNS)
• Streaming de video
• Voz sobre IP (VoIP)

Tipos de números de puerto:

• Bien conocidos (0-1023)
• Registrados (1024-49151)
• Dinámicos/privados (49152-65535)

Contenido del encabezado de segmento/datagrama: Número de puerto de origen y destino.

Número de secuencia: Permite el reensamblaje de segmentos en el orden correcto.

Seguridad en el servidor: Restringir el acceso a puertos específicos.

Protocolo de enlace de tres vías (TCP):

• Establece la presencia del destino.
• Verifica el servicio activo en el puerto.
• Informa al destino sobre el intento de conexión.

Acuse de recibo de expectativa (TCP): Indica el siguiente byte esperado.

Retransmisión en TCP: Si no se recibe un acuse de recibo, se retransmiten los datos.

Tamaño de la ventana (TCP): Cantidad de datos que se pueden transmitir antes de recibir un acuse de recibo.

Preguntas de Examen (Capítulo 4)

Capítulo 5: La Capa de Red

Enrutamiento y Entrega de Paquetes

Función de la capa de red: Encapsula el segmento/datagrama para su entrega.

Campo TTL (Tiempo de vida): Indica el tiempo de vida restante del paquete.

Razones para dividir una red:

• Ubicación geográfica
• Propósito
• Propiedad

Características de IPv4:

• Sin conexión
• Mejor intento (no confiable)
• Independiente de los medios

Campo de dirección de destino: Usado por el router para el reenvío.

Gateway predeterminado: Necesario para enviar paquetes fuera de la red local.

Tipos de redes en la tabla de enrutamiento: Conectadas directamente y remotas.

Funciones de una ruta en la tabla de enrutamiento:

• Red de destino
• Siguiente salto
• Métrica

Resultados si la red de destino no está en la tabla: Descarte del paquete o reenvío a la ruta predeterminada.

Acciones de un router en un paquete:

• Reenvío al siguiente salto
• Reenvío al host de destino
• Descarte

Preguntas de Examen (Capítulo 5)

Capítulo 6: Direccionamiento de Red IPv4

Direcciones, Subredes y Herramientas

Definición de una red IPv4: Hosts con patrones de bits idénticos en la porción de red de sus direcciones.

Tipos de direcciones IPv4:

• Dirección de red
• Dirección de broadcast
• Direcciones de host

Comunicación IPv4:

• Unicast
• Broadcast
• Multicast

Direcciones IPv4 públicas y privadas: Las direcciones privadas se usan para hosts que no necesitan acceso a internet.

Planificación y documentación de direcciones IPv4:

• Prevenir duplicaciones
• Proporcionar y verificar acceso
• Controlar seguridad y rendimiento

Asignación de direcciones IPv4:

• Estática: Servidores, impresoras, gateways.
• Dinámica: Computadoras y dispositivos finales.

Ventajas de IPv6 sobre IPv4:

• Manejo de paquetes mejorado
• Mayor escalabilidad
• QoS
• Seguridad integrada

Máscara de subred: Determina la red/subred de una dirección IP.

Factores para la planificación del direccionamiento IPv4:

• Ubicación geográfica
• Propósito
• Propiedad

Utilidad ping: Prueba la conectividad de red.

Utilidad traceroute: Útil cuando ping falla a una dirección remota.

Importancia de ICMPv4:

• Confirmación de host
• Destino inalcanzable
• Tiempo superado
• Redirección de ruta
• Disminución de velocidad

Preguntas de Examen (Capítulo 6)