Protocolos de Enrutamiento y Redes

Introducción a las redes de comunicaciones de datos

• Los equipos en un sistema de interconexiones cumplen normas que hacen efectiva la comunicación, conocidas como protocolos de red.
• Los protocolos de red son reglas que gobiernan la comunicación entre dispositivos conectados a una red.
• Estas reglas permiten a los dispositivos identificarse y conectarse, además de formatear los mensajes.
• El formateo determina si los datos son recibidos correctamente o rechazados debido a problemas en la transferencia.

Elementos de la Red

• Equipos finales: Ordenadores de los usuarios, fuente o destino de la información.
• Equipos intermedios: Dispositivos en la comunicación entre equipos finales, como el router en Internet o switch/hub en redes locales.
• Elementos de interconexión: Medios físicos para transportar datos, como cableado y ondas electromagnéticas.
• Para la comunicación, se requiere origen, destino y medio o canal.
• Es importante identificar al emisor, receptor, y tener un método de comunicación acordado.
• Los protocolos rigen la forma en que los mensajes se encapsulan, su formato y tamaño al viajar por la red.
• La segmentación divide archivos grandes en partes más pequeñas para su transmisión.

Tipos de Transmisión de datos

• Unicast: Comunicación entre dos nodos únicamente.
• Multicast: Un nodo envía información a un grupo de nodos a la vez.
• Broadcast: Un nodo transmite un mensaje a todos los nodos de la red simultáneamente.

Protocolos de Red

• Cantidad de nodos: Unicast, multicast y broadcast.
• Transmisión de datos: Simplex, semi-dúplex o dúplex completo.
• Jerarquía: Simétrica o asimétrica dependiendo del tipo de jerarquía entre nodos.
• Modo de conexión: Orientados a la conexión (verifican la llegada y comprensión de la información) o no orientados a la conexión.

Tipos de Topologías

• Topología de bus: Utiliza un único segmento backbone (cable) donde se conectan todos los hosts directamente.
• Topología de anillo: Cada host se conecta al siguiente y al último, formando un anillo físico de cable.
• Topología de estrella: Los cables se conectan a un punto central de concentración, generalmente un hub o un switch.
• Topología de estrella extendida: Conecta estrellas individuales uniendo los hubs/switches.
• Topología jerárquica: Similar a la estrella extendida, pero conecta los hubs/switches a un computador que controla el tráfico.
• Topología de malla: Cada host tiene conexiones directas con los demás hosts para evitar interrupciones en las comunicaciones.

Topología Lógica

• Topología lógica de bus: Medio compartido donde los hosts compiten por el uso (acceso al medio por contienda).
• Topología lógica de anillo: Medio compartido donde los hosts requieren un testigo (token) para transmitir, controlado de forma secuencial.

Estandarización de protocolos

• Es un proceso importante para que diferentes dispositivos se comuniquen entre sí de manera efectiva garantizando interoperabilidad.
• El proceso de estandarización comienza con organizaciones como IEEE o ISO.
• Los detalles técnicos definen la estructura de datos, tipos de mensajes y requisitos de seguridad..

La Red Internet

• La primera demostración fue en 1972 por el Departamento de Defensa de EE. UU. en ARPANET.
• La familia actuales está análogamente descrita por el modelo OSI , aunque en la práctica no corresponde exactamente.
• En una pila de protocolos, cada nivel resuelve tareas relacionadas con la transmisión de datos, y proporciona un servicio bien definido a los niveles superiores.

TCP/IP

• Es el sucesor del Network Control Program (NCP), con el que inició la operación de ARPANET.
• Fue presentado por primera vez en septiembre de 1981.
• Los protocolos de Internet fueron el resultado del trabajo llevado a cabo DARPA a principios de los años 1970.
• En el verano de 1973, Kahn y Cerf ocultaron las diferencias entre los protocolos de red usando un protocolo de comunicaciones el anfitrión era el responsable.

Arquitectura de Internet

• Es una vista de alto nivel de la red, incluyendo ubicación de componentes importantes.
• El diseño de red tiene detalles acerca de cada parte de la red o se centra en una sección en particular.
• La arquitectura describe las relaciones, mientras que el diseño especifica tecnologías, protocolos y dispositivos de red.
• En la arquitectura, la inserción de la ubicación de la información en la limitante, para un diseño, la ubicación de la información es importante.

Tiers

• La estructura actual del internet se encuentra basada en interconexiones de redes de forma jerárquica o niveles. De forma general existen tres niveles conocidos como "Tiers".
• Las redes Tier 1 son utilizadas por los grandes operadores globales que tienen tendidos de fibra óptica por al menos dos continentes.
• Las redes Tier 2 son operadores de ámbito más regional y que no pueden alcanzar todos los puntos de internet, necesitan conectarse a una red Tier 1.
• Las redes Tier 3 pertenecen a los operadores que dan servicio de conexión a internet a los residenciales.
• Habitualmente, los acuerdos de peering entre empresas facilitan el intercambio más eficiente de datos entre sus redes.

Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI)

• Es un conjunto de estándares define cómo las computadoras se comunican a través de una red.
• El flujo de datos se divide en siete capas, construyendo una sobre la otra, donde cada capa usa los datos anteriores para un propósito específico extendiendo la comunicación.
• Comienza desde la capa 1 (Físico) y terminando con la capa superior 7 (Aplicación).

Capas del modelo OSI

• Capa 1 (Física): Maneja datos sin procesar en medios físicos, definiendo aspectos como niveles de voltaje, distancias de transmisión y estándares de cable.
• Capa 2 (Enlace de datos): Se ocupa del direccionamiento físico, topología de red, acceso a la red, notificación de errores, entrega ordenada de tramas y control de flujo.
• Capa 3 (Red): Describe subredes y otras redes conectadas por enrutadores, funcionando con rutas y determinando la ruta más efectiva para transmitir información mediante paquetes/fragmentos.
• Capa 4 (Transporte): Los protocolos de transporte proporcionan servicios de comunicación host a host para aplicaciones, gestionando comunicación orientada a la conexión, confiabilidad y control de flujo.
• Capa 5 (Sesión): Controla las conexiones, vigila pérdidas potenciales y cierra o reabre conexiones temporalmente, con la habilidad de recuperar cualquier pérdida.
• Capa 6 (Presentación): Garantiza que el destinatario puede leer la información, manejando codificación, compresión y cifrado.
• Capa 7 (Aplicación): Muestra los datos en el formato correcto para el usuario final.
• El modelo TCP/IP usa los fundamentos del modelo OSI.

TCP y UDP

• TCP:
  • Servicio con conexión, se establece una sesión entre ambos host.
  • Garantiza la fidelidad de los datos
  • Es mucho más lento
• UDP:
• Servicio sin conexión, no se necesita establecer una sesión entre host.
• No garantiza la fidelidad de los datos
• Permite comunicaciones de uno a uno y de uno a muchos

Capa de Internet

• Aplication: Modelo o estilo de comunicación
• Transport : Se aplica donde la información tenga conexión de red.
• Red: Es una ruta de datos o direcciones.
• Enlace: Maneja el Nodo de forma automática de los nodos adyacentes.
• Físico: Medios de comunicación física.

IANA (Internet Assigned Numbers Authority): la administración de Internet

• Administra los identificadores únicos en Internet, crucial para la comunicación.
• Coordina la reserva global de números IP, asignándolos a los registros regionales de Internet (RIR).
• Opera y coordina la zona raíz del DNS.
• Introduce una base de datos de la zona horaria.
• Desde 1998, la IANA se constituye como una sección de la ICANN.
• Los estándares del internet están supervisados por IETF.

Nivel Físico

• Redes LAN, MAN, WAN son las más conocidas por el amplio uso que se les da en la actualidad.
• Las redes LAN cubren áreas geográficas de corto alcance; las MAN ofrecen conectividad a ciudades y pueblos. Las redes LAN ofrecen mayor velocidad en la transmisión de datos que las redes MAN.

Redes LAN, MAN,WAN

• Redes LAN: Facilitan el intercambio de datos y recursos entre ordenadores en espacios reducidos.
• Redes MAN: Permiten el intercambio de datos en ciudades o pueblos, usando fibra óptica.
• Redes WAN: Conectan redes LAN y MAN para mayor alcance, pudiendo conectar países.
• Redes CAN: Formada por una interconexión de redes LAN dentro de un área geográfica limitada.

Tipos de medios de transmisión

• El medio de transmisión es el soporte físico a través del cual emisor y receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisión de datos.
• Los medios guiados conducen las ondas como el cable coaxial, la fibra óptica y el par trenzado. Los medios no guiados proporcionan un soporte para que las ondas se transmitan como el aire.
• Pares trenzados: Se entrelazan para reducir la interferencia eléctrica, usados para transmisión analógica o digital.
• Cable coaxial: Combina gran ancho de banda con inmunidad al ruido.
• Fibra óptica: Fuente luminosa transmite señal luminosa.

Wi-Fi

• Se basa en ondas de radio, y transmiten información por el aire
• Tiene 2,4 GHz hasta el estándar 802.11 n y 5 GHz en 802.11 ac.

Satélites

• Actúan como "reflectores" de emisiones terrenas.
• Los geoestacionarios giran alrededor de la tierra en forma sincronizada. Tienen un alcance de hasta 35,680 km
• La constelación de satélites giran a mayor velocidad que la tierra al ir menor altitud, un ejemplo es Star link.

Tecnología Ethernet

• Es un estándar de redes de área local
• Permite conectar dispositivos en una red LAN o WAN por cable
• Es más segura y tiene una alta conexión de datos.

Tipos de cables Ethernet

• Ethernet Cat 5: 100 Mbps
• Ethernet Cat 5E: 1.000 Mbps
• Ethernet Cat 6: 1.000 Mbps
• Ethernet Cat 6A: 10.000 Mbps
• Ethernet Cat 7: 10.000 Mbps
• Ethernet Cat 7A: 10.000 Mbps
• Ethernet Cat 8: 40.000 Mbps

Arquitectura interna.

• U: Unshielded (Sin blindar)
• F: Foil Shielding (Blindaje de aluminio)
• S: Screened Shielding (Blindaje apantallado) TP: Twisted Pair (Pares trenzados)
• Las conexiones: 10Base es para velocidades de 10 Mbps, y 100Base para 100 Mbps.
• Cuando hablamos de un cable, nos referimos a las capacidades máximas de los cables.

Transmisión y datos

• Velocidades de enlace Ethernet: 10 Mbps,100 Mbps y 1000 Mbps, y 10000 Mbps o 10 Gigabit.
• La categoría 5 ya está casi obsoleta ya que, Capaz de funcionar a frecuencias de 100MHz, y la trasmisión es baja
• La categoría 6 es ya un nuevo estadares, capaz de funcionar a buena velocidades de 1000MBps

Estándares T-568A y T-568B

• Dos configuraciones para armar un cable, como cable directo o cable cruzado que se diferencian por su app. Cables cruzados:
• Permite conectar dispositivos por la transferencia de información, de PC a Pc.
• El cable es de extremo estándar a el otro extremo es estándar
• Cable recto:
• Permite conectar dispositivos de forma internet con un conexión ethernet.

Funciones de la tecnología Ethernet

• La dirección MAC de la red es que permite que fluya la información entre dos maquinas libre de errores.
• Si una aplicación desea enviar datos a una determinada dirección IP de destino, el mecanismo de encaminamiento IP determina primero la dirección IP a la que se debería enviar.

Técnica de acceso al medio CDMA/CD

• CSMA/CD son siglas que corresponden a las siglas Acceso Múltiple por Detección de Colisiones, que corresponden a mejor las prestaciones,
• Meta: Tiene como objetivo que los protocolos evitan al máximo las colisiones
• La particularidad del Protocolo de AlohaNet es que los equipos escuches el medio antes de colisiones
• Las estaciones transmisoras detienen su trasmisión tan roto uno de esos choques

Nivel de transmisión

• La detección de una portadora facilita detectar el medio a ver si se puede encontrar.
• La principal tarea es llevar paquetes de datos a través de cable, este paquete envían datos. Es importante enviar mucha menos información
• Después de un tiempo para que los proyectiles más importantes, eso da la vuelta completamente

ICMP - Internet Control Message Protocol

• Protocolo de Mensajes de Control y Error de Internet, de características similares a UDP, pero más simple. Se usa para manejar mensajes de error y control necesarios para sistemas de la red.
• ICMP solamente informa de incidencias en la entrega de paquetes o de errores en la red en general, pero no toma decisión alguna al respecto, una tarea de las capas superiores.
• Hay dos aplicaciones basadas en ICMP, Ping y Traceroute.
• Los mensajes ICMP se transmiten como datagramas IP normales.

Direcciones IP

• Existen dos tipos de direcciones IP: IPv4 e IPv6
• La asignación de números y direcciones para protocolos de Internet está supervisada por la IANA, junto con la IETF.

Direcciones IP + máscara de red

• La máscara de red es un componente fundamental del direccionamiento IP por el cual separamos la dirección de red y la dirección del host.
• Máscaras de red y máscaras de subred puede ser una tarea desalentadora, en especial para quienes se inician en el mundo de las redes.
• Calcular máscaras de red y máscaras de subred simplifica mucho. con la ayuda la dirección y el genera la máscara de red.

Direcciones IP con clase

• Clase A: Utilizadas por grandes operadores globales con fibra óptica entre continentes.
• Las redes Tier 2 son operadores de ámbito más regional su principal función es ofrecer servicios de conectividad a los operadores Tier 3..
• Las redes Tier 3 pertenecen a los operadores que dan servicio de conexión a internet

Tablas de ruteo

• El enrutamiento de redes es el proceso de selección de una ruta a más redes, se puede aplicar el enrutamiento a la topología de red hasta el diseño.
• Los enrutadores buscan las tablas de enrutamiento internas y determinar el tren que hay que coger en las rutas a las que deben enrutarse por la ruta en la red.

El manejo del enrutamiento

• La configuración de enrutamiento estático es una buena opción para redes pequeñas o en entornos en los que los cambios en la topología de la red son infrecuentes.
• Hay tres aspectos importantes para tener el ruteo perfecto, y para todos los routers tiene que hacerse de forma independiente, las tablas de enrutamiento no tienen que coincidir , la información debe ser de forma adecuada.

Protocolos de Routing

• Los routers se valen de los distintos protocolos de routing dinámico para compartir todo dato relacionado al estado de las redes como por ejemplo : RIP , OSPF , EIGRP, BGP
• El protocolo RIP es uno antiguo y es utilizado hoy en día, pero debe tenerse en cuenta los número de saltos que tiene.
• El protocolos OSPF es uno rápido y eficiente y es el mejor de todos ideal para los routers.

Capa de Transporte TCP/UDP

• En la capa de transporte, se utilizan dos protocolos principales: TCP y UDP.
  • TCP: Para la entrega segura a los datos.
    • UDP: Entrega más rápida.
• La capa de transporte genera datos de forma que en el camino de los datos se transfieran entre diferentes hosts.
• En la capa de aplicación se utiliza la transmisión TCP , el protocolos IP se enfoca la escritura de la capa pero no se especificada forma para el transporte.

Protocol y entrega y protocolos UDP

• Los protocolos de la TCP son responsables de los datos con TCP si la información sigue de las mejores rutas.
• Entre todo están lo protocolos los más importantes de la TCP
  • Si tiene TCP siempre se hará entrega.
  • Si no se sepa se hará lo protocolos de TCP que no tiene mucha entrega.
• Para el