Apuntes sobre Redes Informáticas

• El documento contiene apuntes sobre redes informáticas
• Incluye desde la definición, al tipo de redes que existen dependiendo de la distancia, topologías, clases de IP, protocolos, etc.

Definición de Red Informática

• Una red informática consiste en un conjunto de dispositivos interconectados para compartir recursos (archivos o mensajes)
• Gestionada por un administrador de red que asegura la seguridad y gestión.

Diferencia entre Red y Grupo de Trabajo

• Un grupo de trabajo es un conjunto de dispositivos interconectados carente de administrador o NOS
• En un grupo de trabajo, todos los equipos tienen las mismas consideraciones (peer-to-peer)
• Suelen ser de tamaño reducido y con un entorno de poca seguridad
• Una red cliente/servidor o de dominio cuenta con al menos un servidor (equipo con NOS) que proporciona recursos a los equipos
• En una red cliente/servidor, el número de usuarios es mayor y el entorno es más seguro.
• Si se basa en el servidor, la gestión es más sencilla
• La gestión es más compleja en una gestion basada en el cliente.

Sistemas Operativos de Red (NOS)

• Un sistema operativo de red (NOS) es un software que une dos o más equipos a través de un medio de comunicación
• Cable ó señales inalámbricas, y sirve para compartir recursos (hardware y software) de forma centralizada mediante un servidor.
• Este sistema gestiona y coordina las interacciones entre las computadoras de una red, facilitando la colaboración y el acceso a los recursos.
• En un sistema operativo de red, los roles son el Servidor/Administrador y Cliente/Host:
  • Servidor/Administrador:equipo con NOS que administra los recursos de la red (archivos, impresoras, bases de datos, etc.)
  • Controla la seguridad (autenticación, autorización y auditoría)
  • Asegura el acceso solo a usuarios autorizados.
  • Cliente/Host:equipos con sistema operativo monopuesto que se conectan al servidor
  • No pueden administrar la red ni compartir recursos centralizadamente
  • Dependen del servidor para el acceso a los recursos.
• Si ningún equipo tiene un NOS, y operan independientemente, ya no se considera una red, sino un grupo de trabajo.
• Algunos sistemas operativos de red (NOS) comunes son Windows Server, Novell Netware, LAN Manager, UNIX, Linux.

Sistemas Operativos de Red: Tipos

• Clasificación según el Entorno:
  • Entorno de línea de comando: funciona con textos escritos por el usuario (comandos); es rápido pero requiere conocimiento técnico.
  • Entorno gráfico: interactúa mediante ventanas, iconos, menús y botones; amigable y fácil de manejar.
• Clasificación según la Cantidad de Tareas:
  • Monotarea: ejecuta una tarea de red a la vez (ej. una conexión o servicio).
  • Multitarea: ejecuta varios procesos o servicios de red simultáneamente (ej. compartir archivos, imprimir, manejar múltiples usuarios).
• Clasificación según la Cantidad de Usuarios:
  • Monousuario: un solo usuario usa el sistema operativo a la vez.
  • Multiusuario: permite que varios usuarios accedan a los recursos compartidos al mismo tiempo (archivos, impresoras, bases de datos, etc.).

Tipos de Redes Informáticas según Distancia

• PAN (Personal Area Network): red personal de corto alcance (10 metros) que conecta dispositivos personales
• LAN (Local Area Network): red local que cubre un espacio más amplio (casa, edificio) para compartir recursos entre computadoras
• MAN (Metropolitan Area Network): Red de área metropolitana
• Abarca un área geográfica mayor que una LAN (ciudad, campus)
• Conecta varias LAN
• Utiliza conexiones cableadas de alta velocidad, como fibra óptica.
• WAN (Wide Area Network): Red de área amplia
• Se extiende a grandes distancias geográficas (países, continentes)
• Conecta varias LAN y MAN a través de líneas telefónicas, enlaces satelitales o cables submarinos.
• Internet es un ejemplo de WAN.
• GAN (Global Area Network): Red global
• Interconecta múltiples redes WAN a nivel mundial para proporcionar conectividad a escala planetaria
• Utiliza tecnologías cableadas y satelitales
• Internet es su ejemplo más representativo.

Elementos Utilizados en el Armado de Redes Informáticas

• Hosts
• Tarjetas de red
• Switch
• Cables de red (fibra óptica, UTP, STP)
• Router
• Servidor
• Hub
• Bridge
• Repetidores

Topologías de Red

• Topología física: forma en que están conectados físicamente los cables y dispositivos.
• Topología lógica: indica cómo circulan los datos dentro de la red.
• Tipos de Topologías:
  • Punto a punto: conecta directamente dos dispositivos. Es simple, rápida, fácil de implementar, ideal para conexiones directas.
  • Bus: todos los dispositivos comparten un solo cable principal. Económica, pero si el cable falla, toda la red se ve afectada.
  • Anillo: cada dispositivo se conecta con otros dos, formando un círculo
  • Los datos viajan en una dirección
  • Un "token" controla el envío de información
  • Si un dispositivo falla, el anillo se rompe e inactiva la red.
  • Doble anillo: similar al anillo
  • Incorpora otro anillo en dirección opuesta
  • Permite redireccionar la información si uno de los anillos falla
  • Mejora la tolerancia a fallos.
  • Estrella: todos los dispositivos están conectados a un dispositivo central (switch)
  • Es fácil de instalar y mantener
  • Si el centro falla, la red se cae.
  • Estrella extendida: una estrella conectada a otras estrellas, ideal para redes grandes que necesitan organización por secciones.
  • Jerárquica: estructura en niveles, con dispositivos organizados desde un nodo principal hacia nodos subordinados; usada en redes empresariales.
  • Malla: cada dispositivo se conecta a varios otros, creando múltiples rutas para los datos
  • Ofrece gran confiabilidad
  • Es costosa y compleja de implementar.
  • Híbrida o mixta: combina dos o más topologías anteriores, adaptándose a distintas necesidades; común en redes reales.

Clases de IP (A, B y C)

• Las clases de IP diferencian los tipos de redes y asignan direcciones eficientemente
• Existen cinco clases (A, B, C, D y E), pero las más usadas son A, B y C:
  • Clase A:
  • Soporta 128 redes y hasta 16.777.214 hosts por red
  • Adecuada para redes de Internet muy grandes (gobiernos, empresas, proveedores de servicios)
  • Ideal para organizaciones con muchos dispositivos conectados.
  • Las direcciones IP comienzan entre 0 y 127 en el primer octeto.
  • Clase B:
  • Soporta 16.384 redes y 65.534 hosts por red
  • Dirigida a redes medianas (universidades, empresas grandes, proveedores de servicios regionales)
  • Las direcciones IP comienzan entre 128 y 191 en el primer octeto.
  • Clase C:
  • Soporta 2.097.152 redes y 254 hosts por red
  • Para redes pequeñas (domésticas, pequeñas empresas, LAN).
  • Las direcciones IP comienzan entre 192 y 223 en el primer octeto.
• El intervalo 127.0.0.0 a 127.255.255.255 está reservado como dirección loopback y no se puede utilizar.

Diferencias entre Protocolos IPv4 e IPv6

• IPv4:
  • Tamaño de dirección: 32 bits (4 bytes); ejemplo: 192.168.1.1.
  • Formato de dirección: Decimal (n.n.n.n, donde cada n está entre 0 y 255).
  • Espacio de direcciones: 4.3 mil millones de direcciones.
  • Seguridad (IPSec): Opcional, implementado por las aplicaciones.
  • Configuración de direcciones: Manual o mediante DHCP.
  • NAT (Traducción de Direcciones de Red): Común para compartir una dirección IP pública.
  • Rendimiento y eficiencia: Cabecera con suma de comprobación que recalcula cada router.
  • Fragmentación: Los routers y dispositivos finales pueden fragmentar paquetes.
  • Interoperabilidad: Requiere mecanismos de transición (túneles o dual-stack).
• IPv6:
  • Tamaño de dirección: 128 bits (16 bytes); ejemplo: 2001:0db8:85a3::8a2e:0370:7334.
  • Formato de dirección: Hexadecimal (x:x:x:x:x:x:x:x, donde cada x es un bloque de 4 dígitos hexadecimales).
  • Espacio de direcciones: Número extremadamente amplio de direcciones.
  • Seguridad (IPSec): Integrado de forma obligatoria, proporciona autenticación y cifrado.
  • Configuración de direcciones: Autoconfiguración sin estado.
  • NAT (Traducción de Direcciones de Red): No necesita NAT.
  • Rendimiento y eficiencia: Cabecera simplificada sin suma de comprobación, sin fragmentación por enrutadores.
  • Fragmentación: Solo los dispositivos finales pueden fragmentar paquetes.
  • Interoperabilidad: Diseñado para coexistir con IPv4 durante la transición.

Máscara de Red y Máscaras de Subred

• La máscara de red y subred tienen el mismo formato
• La máscara de red identifica el tamaño original de una red según su clase y define qué parte de la dirección IP corresponde a la red y cuál al host.
• La máscara de subred divide la red original en redes más pequeñas (subredes) para mejor organización, control y uso del espacio de direcciones IP.
• Por ejemplo, una red clase C con máscara 255.255.255.0 puede dividirse usando una máscara como 255.255.255.192.

Funciones del Cliente de una Red

• Enviar una solicitud al servidor: donde el cliente inicia la comunicación cuando un usuario requiere acceder a un recurso o servicio de la red
• Esperar la respuesta del servidor: El cliente permanece en estado de espera tras el envío de la solicitud.
• Recibir datos del servidor: El servidor responde al cliente enviando los datos en una respuesta estructurada.
• Interpretar y presentar la respuesta al usuario: El cliente interpreta la información y la presenta al usuario en un formato adecuado.

Definición de Cuenta de Usuario, Dominio y Grupo en Red

• Cuentas de Usuario:
• Son identificaciones personales para iniciar sesión en un sistema operativo o red
• Gestionan el acceso a recursos
• Permiten la personalización de la configuración
• Existe cuentas locales (específicas para un equipo) y de dominio (entorno de red amplio).
• Un grupo en una red es un conjunto de usuarios, equipos o contactos para facilitar la administración de permisos
• Simplifica la tarea administrativa
• Los grupos son útiles en entornos con Active Directory.
• Cuentas de Dominio: Las cuentas de dominio son cuentas de usuario que se crean en un servidor con Active Directory instalado
• Permiten iniciar sesión en cualquier computadora que pertenezca al dominio
• Ofrecen mayor flexibilidad y control administrativo, gestionadas centralizadamente mediante la herramienta "Usuarios y equipos de Active Directory".

Servidores DHCP, DNS, FTP, Mail, HTML

• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): asigna automáticamente direcciones IP y otros datos de red a los dispositivos que se conectan.
• DNS (Domain Name System): traduce nombres de dominio (google.com) en direcciones IP que las computadoras pueden entender.
• FTP (File Transfer Protocol): permite la transferencia de archivos entre computadoras a través de una red.
• Mail (Correo): gestiona el envío, recepción y almacenamiento de correos electrónicos entre usuarios.
• HTML o WEB: entrega páginas web a los navegadores de los usuarios; aloja archivos HTML e imágenes.

Características de la Comunicación en Layers

• Comunicación entre protocolos de la misma capa: los protocolos "se comunican" con sus equivalentes en el sistema remoto
• Transmisión entre capas adyacentes: el mensaje se pasa hacia abajo o hacia arriba entre capas contiguas dentro del mismo sistema.
• Independencia entre capas: no existe dependencia directa con el protocolo de la capa superior o inferior
• Cada capa funciona como un módulo independiente.
• Encapsulamiento de datos: las capas inferiores transportan los datos encapsulados, sin necesidad de conocer el contenido real del paquete.
• Sistema de direccionamiento propio: cada capa define su propio esquema de direcciones (ej. direcciones MAC en una capa e IP en otra).
• Uso de protocolos en cada capa: dentro de una misma capa pueden existir diferentes protocolos.

Servicios Ofrecen los Protocolos de Comunicación

• Servicio de acuse de recibo:
  • Establece si el emisor recibirá confirmación por parte del receptor tras la entrega
  • Implementación:
  • Con acuse de recibo (acknowledged): el receptor confirma la correcta recepción del mensaje.
  • Sin acuse de recibo (unacknowledged): el mensaje se envía sin esperar confirmación.
• Servicio de segmentación:
  • Permite enviar mensajes que superan el tamaño máximo permitido en la línea de transmisión.
  • Proceso:
    • El mensaje original se divide en segmentos más pequeños.
    • A cada segmento se le asigna un número de secuencia.
    • Cada segmento se transmite de forma independiente.
    • En el destino, los segmentos se reensamblan en el orden correcto.
• Servicio de detección y corrección de errores
  • Mecanismos para asegurar la integridad de los datos transmitidos en una red
  • Elementos:
    • Detección de errores: agrega información adicional al mensaje (suma de verificación o código de detección).
    • Corrección de errores: permite no solo detectar errores, sino también corregirlos automáticamente (mediante códigos de corrección).
    • Notificación de error: si el error detectado no puede corregirse, el receptor descarta el mensaje y notifica al emisor para que lo reenvíe.
• Servicio de control de flujo:
  • Encargado de regular la velocidad a la que el emisor transmite los datos, según la capacidad del receptor.
• Servicio de entrega múltiple:
  • Envía datos a uno o varios receptores:
    • Unicasting: mensaje de un emisor a un único receptor.
    • Multicasting: mensaje a un grupo específico de receptores.
    • Broadcasting: mensaje a todos los dispositivos de la red local.