Introducción a la Ciberseguridad - Tema 6 - Redes - Parte 1 PDF

INTRODUCCIÓN A LA CIBERSEGURIDAD 1 REDES TEMA 6 - PARTE 1 2 INTRODUCCIÓN - Importancia de las Redes: En el mundo interconectado de hoy, las redes desempeñan un papel fundamental en la comunicación, la colaboración y la transferencia de datos. Desde la con...

INTRODUCCIÓN A LA CIBERSEGURIDAD 1 REDES TEMA 6 - PARTE 1 2 INTRODUCCIÓN - Importancia de las Redes: En el mundo interconectado de hoy, las redes desempeñan un papel fundamental en la comunicación, la colaboración y la transferencia de datos. Desde la conexión a Internet en el hogar hasta las redes empresariales de gran escala, las redes son el tejido que conecta nuestro mundo digital. - Evolución Tecnológica: Comenzaremos explorando la evolución de las redes, desde las primeras conexiones simples hasta las complejas redes globales de hoy en día. Esta evolución ha dado forma a la forma en que vivimos, trabajamos y nos comunicamos. - Arquitectura de Redes: A lo largo de la clase, nos adentraremos en la arquitectura de las redes y entenderemos cómo están estructuradas. Hablaremos de las topologías, los dispositivos involucrados y los protocolos que permiten que la información fluya de un lugar a otro. 3 INTRODUCCIÓN Modelos de Referencia: Para comprender mejor la forma en que funcionan las redes, exploraremos los modelos de referencia, como el Modelo OSI y el Modelo TCP/IP, que desglosan el proceso de comunicación en capas, facilitando así su comprensión y gestión. Protocolos Clave: Hablaremos sobre algunos de los protocolos de red más esenciales, como TCP, UDP, IP, HTTP, y cómo desempeñan un papel vital en la transmisión de datos en redes. Seguridad y Desafíos: A medida que las redes han crecido en alcance y complejidad, también han surgido desafíos de seguridad. Exploraremos cómo se abordan estos problemas y cómo se mantienen seguras las comunicaciones en un mundo conectado. 4 TOLOGÍAS DE RED - Topología en Estrella - Topología en Bus - Topología en Anillo - Topología en Malla - Topología en Árbol 5 TOPOLOGÍAS EN ESTRELLA - Ventajas de la Topología Estrella: - Facilidad de Administración: Una de las ventajas más notables es la facilidad de administrar la red. Debido a que todos los dispositivos se conectan a un concentrador central, es más sencillo configurar, mantener y solucionar problemas en la red. - Escalabilidad: La topología estrella es escalable, lo que significa que puedes agregar o quitar dispositivos fácilmente sin afectar significativamente el rendimiento de la red. Esto la hace adecuada para redes en crecimiento. - Aislamiento de Problemas: Si un dispositivo tiene un problema o falla en una red de topología estrella, generalmente no afectará a los demás dispositivos, ya que no están directamente conectados entre sí. Esto facilita la identificación y resolución de problemas. - Rendimiento: En comparación con topologías como la de bus, la topología estrella suele ofrecer un mejor rendimiento, ya que no hay colisiones de datos en la red. 6 TOPOLOGÍAS E N ESTRELLA - Desventajas de la T opología Estrella: - Dependencia del Concentra dor Central: Si el concentra dor central fa lla, toda la red puede quedar inac tiva. Esto hace que la red sea menos tolerante a fal los en comparación con otras topologías. - Costo: Configu rar u na topología estrella pu ede ser c ostoso, ya que requiere la adquisición de un concentrador c entral, como un switch o hub, lo que puede ser más caro que simpl emente conec tar dispositivos direc tamente entre sí. - Puntos Únicos de Fallo: La topol ogía estrella tiene u n único punto de fallo, que es el concentrador central. S i este componente falla, la red queda desconecta da. - Limitaciones de Distancia: La longitu d de los cables util iza dos en una topología estrel la puede estar limitada , lo que podría restringir la dista ncia entre los dispositivos y el c onc entrador central. - Menos Eficiente para Redes Pequeñas: Pa ra redes muy pequeñas con solo u nos pocos dispositivos, la topología estrella puede ser menos eficiente en términos de costo y complejidad en compa ración con otras topologías más simpl es. 7 TOPOLOGÍAS EN BUS - Ventajas de la Topología Bus: - Simplicidad: La topología de bus es simple y económica de implementar. Requiere menos cableado y es adecuada para redes pequeñas o temporales. - Facilidad de Agregar Dispositivos: Es fácil agregar nuevos dispositivos a la red sin afectar a los existentes. Basta con conectar un nuevo dispositivo al cable principal. - Menos Cableado: Dado que todos los dispositivos comparten un solo cable, se requiere menos cableado que en otras topologías, lo que puede reducir costos. 8 TOPOLOGÍAS EN BUS - Desventajas de la Topología Bus: - Puntos Únicos de Fal lo: La topología de bus es especial mente vulnera ble a los puntos únicos de fa llo. Si el cable principal se daña o se rompe en algún punto, toda la red puede quedar ina ctiva. - Problemas de Colisión: En redes de bu s, los datos se transmiten por todo el cable, y esto puede dar lu gar a colisiones de datos. Cua ndo varios dispositivos intentan comunic arse al mismo tiempo, se produc en colisiones que deben ser gestionadas por protoc olos como CSM A/CD (en el caso de E thernet). Esta s colisiones pueden afecta r el rendimiento de l a red. - Limitaciones en Términos de Longitu d y Cantida d de Dispositivos: La longitud máxima del cabl e y el nú mero de dispositivos que pueden conec tarse a la red de bus están limitados. Esto puede restringir su esca labil idad y su capacidad de ex pansión. - Dificu ltad en la Identific ación de Problemas: Identific ar y resolver problemas en una topología de bus puede ser complic ado, especial mente si ha y una interrupción en el cablea do. - Seguridad Limitada: La seguridad en una topología de bus es limitada, ya que todos los dispositivos pueden escu char las comunic aciones de los demás. Esto puede ser u n problema en términos de privacidad y seguridad de los datos. 9 TOPOLOGÍAS EN ANILLO - Ventajas de la Topología Anillo: - Equilibrio de Carga: En una topología de anillo, los datos se transmiten en una dirección constante, lo que puede ayudar a equilibrar la carga en la red, ya que cada dispositivo tiene un número igual de dispositivos vecinos para comunicarse. - Redundancia: Al tener múltiples rutas para la comunicación, la topología de anillo puede ser más redundante que otras topologías, lo que la hace más resistente a fallos en un punto único. Si un enlace o dispositivo falla, los datos pueden seguir circulando en la dirección opuesta. - Menos Colisiones: A diferencia de las topologías de bus, donde las colisiones son posibles, las redes de anillo generalmente experimentan menos colisiones de datos, lo que puede mejorar el rendimiento. 10 TOPOLOGÍAS EN ANILLO - Desventajas de la Topología Anillo: - Complejidad: La topología de anillo tiende a ser más compleja de implementar y administrar que las topologías más simples, como la estrella o la bus. - Costo: La instalación de un cable de anillo completo puede ser costosa, ya que requiere más cable que una topología de estrella. - Tolerancia a Fallos Limitada: A pesar de la redundancia, si un dispositivo o enlace falla en un anillo, puede interrumpir la comunicación en la parte del anillo afectada. La recuperación de fallos puede ser más complicada y requerir configuración especial. - Retrasos en la Transmisión: La necesidad de que los datos circulen a lo largo del anillo puede introducir ciertos retrasos en la transmisión de datos, ya que los datos deben viajar a través de todos los dispositivos en el anillo antes de llegar a su destino. - Complejidad en la Identificación de Problemas: Identificar problemas en una topología de anillo puede ser complicado, ya que no siempre es obvio dónde se encuentra la interrupción si la comunicación se interrumpe. 11 TOPOLOGÍAS EN MALLA - Ventajas de la Topología Malla: - Alta Redundancia: Una de las principales ventajas de la topología de malla es su alta redundancia. Si un enlace o dispositivo falla, existen múltiplas rutas alternativas para la comunicación, lo que asegura que la red siga funcionando sin interrupciones. - Tolerancia a Fallos: La topología de malla es altamente tolerante a fallos. Debido a la redundancia, es poco probable que un solo punto de fallo cause una interrupción significativa en la red. - Rendimiento Mejorado: La alta cantidad de enlaces entre dispositivos en una topología de malla puede resultar en un rendimiento superior, ya que las comunicaciones pueden distribuirse eficazmente en múltiples rutas. - Privacidad y Seguridad: La topología de malla puede proporcionar mayor privacidad y seguridad, ya que la comunicación se limita a los dispositivos específicamente conectados. Esto reduce la exposición a otros dispositivos en la red. 12 TOPOLOGÍAS EN MALLA - Desventajas de la Topología Malla: - Costo: La implementación de una topología de malla puede ser costosa, ya que requiere una gran cantidad de cables y dispositivos de red. - Complejidad de Administración: Gestionar y mantener una red de malla puede ser complicado debido al gran número de conexiones y dispositivos involucrados. Se necesita una planificación y configuración minuciosas. - Escalabilidad Limitada: A medida que se agregan más dispositivos, la complejidad y los costos de administración pueden aumentar significativamente. Esto puede limitar la escalabilidad de la red. - Requiere Hardware Específico: Para lograr una verdadera topología de malla completa, se necesitan dispositivos de red específicos y configuraciones que no son comunes en redes más simples. - Ineficiencia en Redes Pequeñas: En redes muy pequeñas, una topología de malla completa puede ser ineficiente en términos de recursos y costos, ya que la redundancia y la complejidad pueden no ser necesarias. 13 TOPOLOGÍAS EN ÁRBOL - Ventajas de la Topología Árbol: - Escalabilidad: La topología de árbol es altamente escalable, ya que es posible agregar subredes adicionales o nodos sin afectar significativamente el rendimiento de la red. Esto la hace adecuada para redes en crecimiento. - Facilidad de Administración: La jerarquía en la topología de árbol facilita la administración de la red. Cada subred puede ser gestionada de manera independiente, lo que simplifica la identificación y resolución de problemas. - Redundancia Controlada: A diferencia de la topología de bus, donde un único punto de fallo puede afectar toda la red, la topología de árbol ofrece cierto grado de redundancia controlada. Si una subred o dispositivo falla, no necesariamente afecta a toda la red. - Rendimiento Mejorado: Al limitar el número de dispositivos en cada subred, se reduce la posibilidad de congestión en la red, lo que puede mejorar el rendimiento. 14 TOPOLOGÍAS EN ÁRBOL - Desventajas de la Topología Árbol: - Costo: La implementación de una topología de árbol puede ser costosa debido a la necesidad de múltiples dispositivos y cables. - Dependencia del Nodo Central: Si el nodo central o el cable principal falla, toda la red puede quedar inactiva, lo que la hace vulnerable a puntos únicos de fallo. - Limitaciones de Escalabilidad Vertical: A medida que se agregan más niveles jerárquicos a la topología de árbol, la escalabilidad vertical se vuelve más compleja y costosa. - Complejidad en Redes Grandes: En redes muy grandes con múltiples niveles jerárquicos, la topología de árbol puede volverse compleja de administrar. - Dificultad en la Identificación de Problemas: La identificación de problemas puede ser complicada, ya que se requiere un conocimiento detallado de la jerarquía de la red y cómo se conectan las subredes. 15 PROTOCOLOS Y - MODELO OSI CAPAS - MODELO TCP/IP 16 MODELO OSI - El Modelo OSI (Open Systems Interconnection) es un marco conceptual que se utiliza para comprender y estandarizar cómo funcionan las redes de comunicación de datos. Divide la comunicación en una serie de capas, cada una con un propósito específico. 17 MODELO OSI Capa Física (Physical Layer): Función: La capa física se ocupa de la transmisión de bits en la red a través de medios físicos como cables, fibra óptica o señales inalámbricas. Define cómo se transmiten los bits a nivel eléctrico o óptico. Ejemplos de componentes y tecnologías: Cable Ethernet, fibra óptica, señales eléctricas o inalámbricas. 18 MODELO OSI Capa de Enlace de Datos (Data Link Layer): Función: La capa de enlace de datos se encarga de la comunicación punto a punto en la red y asegura la integridad de los datos. Divide los datos en tramas, realiza detección y corrección de errores y control de flujo. Ejemplos de protocolos: Ethernet, WiFi, PPP (Point- to-Point Protocol). 19 MODELO OSI - Capa de Red (Network Layer): - Función: La capa de red se encarga del enrutamiento de datos a través de la red. Decide la ruta que deben seguir los datos desde el origen hasta el destino. - Ejemplos de protocolos: IPv4, IPv6, ICMP, OSPF (Open Shortest Path First). 20 MODELO OSI - Capa de Transporte (Transport Layer): - Función: La capa de transporte garantiza la entrega de datos de extremo a extremo, controla el flujo de datos y maneja la segmentación y reensamblaje de mensajes. - - Ejemplos de protocolos: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol). 21 MODELO OSI - Capa de Sesión (Session Layer): - Función: La capa de sesión establece, mantiene y termina las sesiones de comunicación entre dos dispositivos. Controla la sincronización y el diálogo entre las aplicaciones. - Ejemplos de protocolos: NetBIOS, RPC (Remote Procedure Call), PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol). 22 MODELO OSI - Capa de Presentación (Presentation Layer): - Función: La capa de presentación se encarga de la representación de los datos, incluyendo la conversión de formatos y codificación/descodificación de datos. - Ejemplos de funciones: Compresión de datos, encriptación, conversión de códigos de caracteres. 23 MODELO OSI - Capa de Aplicación (Application Layer): - Función: La capa de aplicación es la capa con la que interactúan directamente los usuarios y las aplicaciones. Proporciona servicios de red a las aplicaciones y define los protocolos que utilizan las aplicaciones. - Ejemplos de protocolos: HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). 24 MODELO TCP/IP - El modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) es un conjunto de protocolos que definen la forma en que las computadoras se comunican en Internet y en muchas redes privadas. A diferencia del Modelo OSI, el Modelo TCP/IP consta de cuatro capas. 25 MODELO TCP/IP - Capa de Acceso a la Red (Network Access Layer): - Función: Esta capa es responsable de la conectividad física a la red y se encarga de la transmisión de datos en la red local. Define cómo los dispositivos se conectan y se comunican en el nivel más bajo. - Ejemplos de protocolos: Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP (Point-to-Point Protocol), ARP (Address Resolution Protocol). 26 MODELO TCP/IP - Capa de Internet (Internet Layer): - Función: La capa de Internet se encarga del enrutamiento de paquetes de datos a través de redes interconectadas. Decide cómo los datos se transmiten entre redes y hacia su destino final. - Ejemplos de protocolos: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Management Protocol). 27 MODELO TCP/IP - Capa de Transporte (Transport Layer): - Función: La capa de transporte se ocupa de la transferencia de datos de extremo a extremo. Asegura la entrega fiable de datos, el control de flujo y la segmentación y reensamblaje de mensajes. - Ejemplos de protocolos: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol). 28 MODELO TCP/IP - Capa de Aplicación (Application Layer): - Función: La capa de aplicación es la capa con la que interactúan directamente las aplicaciones y los usuarios. Ofrece servicios de red a las aplicaciones y define los protocolos utilizados por las aplicaciones. - Ejemplos de protocolos: HTTP (Hypertext Transfer Protocol), FTP (File Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name System). 29  MODELO OSI vs. TCP/IP - El Modelo OSI (Open Systems Interconnection) y el Modelo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) son dos enfoques distintos para describir cómo funcionan las redes de comunicación de datos. Diferencias entre el Modelo OSI y el Modelo TCP/IP - Número de Capas: - OSI: El Modelo OSI tiene siete capas bien definidas: Física, Enlace de Datos, Red, Transporte, Sesión, Presentación y Aplicación. - TCP/IP: El Modelo TCP/IP consta de cuatro capas: Acceso a la Red, Internet, Transporte y Aplicación. - Origen y Propósito: - OSI: Fue desarrollado por la ISO (Organización Internacional de Normalización) y se creó con fines de estandarización y teóricos, sin ser una implementación real. - TCP/IP: Se originó en la práctica, siendo el conjunto de protocolos utilizado en Internet desde sus inicios. 30  MODELO OSI vs. TCP/IP - Diferencias entre el Modelo OSI y el Modelo TCP/IP - Ubicuidad: - OSI: A pesar de su valor teórico, el Modelo OSI no es tan ampliamente adoptado como el Modelo TCP/IP. - TCP/IP: Es ampliamente utilizado en todo el mundo y es el estándar de facto para la comunicación en Internet. - Nomenclatura de las Capas: - OSI: Utiliza nombres más descriptivos para las capas, lo que facilita la comprensión de sus funciones (p. ej., Capa de Presentación, Capa de Sesión). - TCP/IP: Usa nombres más genéricos y técnicos (p. ej., Capa de Acceso a la Red, Capa de Internet), lo que puede dificultar su comprensión. 31  MODELO OSI vs. TCP/IP - Ventajas del Modelo OSI: - Clarida d Conceptual: E l Modelo OSI proporciona una estruc tura conceptual más cla ra y detal lada para comprender cómo funcionan las redes, lo qu e es útil en entornos aca démic os y de diseño de redes. - Esta nda rización: Facilita la estandarización de protoc olos y dispositivos de red, lo que promueve la interopera bilidad. - Desventajas del Modelo OSI: - Complejidad: Con sus siete capas, el Modelo OSI puede parecer complejo y, en la práctica, muc has redes implementan sol o algunas de su s capas. - Menos Ubicu o: El Modelo OSI no se utiliza ampliamente en la implementación de redes del mundo real, lo qu e puede ha cer que su comprensión sea menos relevante en la práctica. 32  MODELO OSI vs. TCP/IP - Ventajas del Modelo TCP/IP: - Amplia Adopción: El Modelo TCP/IP es ampliamente adoptado y utilizado en la mayoría de las redes, especialmente en Internet. - Simplicidad: Con solo cuatro capas, el Modelo TCP/IP es más simple y, por lo tanto, más fácil de entender y aplicar en la práctica. - Desventajas del Modelo TCP/IP: - Menos Detalle Conceptual: La simplicidad del Modelo TCP/IP puede hacer que sea menos detallado en la descripción de las funciones de las capas, lo que dificulta la comprensión en entornos de aprendizaje o diseño de redes más complejas. - Menos Estandarización: El Modelo TCP/IP no proporciona una estructura de estandarización tan detallada como el Modelo OSI. 33 REDES TEMA 6 - PARTE 1 34